РЕКЛАМА

Две изомерные формы повседневной воды демонстрируют разные скорости реакции

Исследователи впервые исследовали, как две разные формы воды (орто- и пара-) ведут себя по-разному в химических реакциях..

Вода химическое вещество, молекула, в которой один кислород атом связан с двумя атомами водорода (H2O). Вода существует в виде жидкости, твердого тела (лед) и газа (пар). Это одно из немногих химических веществ, не содержащих углерод и все еще может быть жидким при комнатной температуре (около 20 градусов). Вода вездесущ и важен для жизни. На молекулярном уровне хорошо известно, что каждый день воды существует в двух разных формах, но эта информация не является общеизвестной. Эти две формы воды называются изомерами и называются орто- или пара- воды. Основное различие между этими формами очень тонкое и заключается просто в относительной ориентации ядерных спинов двух атомов водорода, которые ориентированы либо в одном, либо в противоположном направлении, отсюда и их названия. Такое вращение атомов водорода обусловлено атомной физикой, хотя это явление еще не до конца изучено. Эти две формы имеют идентичные физические свойства, и до сих пор считалось, что они также должны иметь идентичные химические свойства.

В недавнем исследовании, опубликованном в Природа Communications, исследователи из Базельского университета в Гамбурге впервые исследовали разницу в химической реакционной способности этих двух форм. воды и доказали, что орто- и пара-формы реагируют очень по-разному. Химическая реакционная способность означает способ или способность молекулы вступать в химическую реакцию. Исследование включало разделение воды на две его изомерные формы (орто- и пара-) с помощью электростатического дефлектора с применением электрических полей. Поскольку оба этих изомера практически одинаковы и имеют идентичные физические свойства, этот процесс разделения является сложным и трудным. Разделение было достигнуто этой группой исследователей с помощью метода, основанного на электрических полях, разработанного ими для науки о лазерах на свободных электронах. Дефлектор создает электрическое поле в луче распыленной воды. Поскольку в двух изомерах существует решающая разница в спине ядра, это незначительно влияет на способ взаимодействия атомов с этим электрическим полем. Поэтому, проходя через дефлектор, вода начинает разделяться на две формы: орто- и пара-.

Исследователи продемонстрировали, что пара- воды реагирует примерно на 25 процентов быстрее, чем орто-вода, и способна притягивать реакция партнер сильнее. Это определенно объясняется разницей в ядерном спине, который влияет на вращение молекул воды. Кроме того, электрическое поле пара-воды способно быстрее притягивать ионы. Группа также провела компьютерное моделирование молекул воды, чтобы подтвердить свои выводы. Все эксперименты проводились с молекулами при очень низких температурах, почти -273 градуса по Цельсию. Это важный фактор, как объясняют авторы, что только в таких условиях отдельные квантовые состояния и энергосодержание молекул могут быть хорошо определены и лучше контролироваться. Это означает, что молекула воды стабилизируется в любой из двух своих форм, и их различия становятся очевидными и ясными. Таким образом, изучение химических реакций может затем выявить основные механизмы и динамику, ведущие к лучшему пониманию. Однако практическое использование этого исследования в настоящее время может быть не очень высоким.

{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}

Источник (ы)

Килаж А. и др. 2018. Наблюдение за различной реакционной способностью пара- и орто-воды по отношению к захваченным ионам диазенилия. Природа связи. 9 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3

Команда SCIEU
Команда SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значительные достижения науки. Воздействие на человечество. Вдохновляющие умы.

Подписка на рассылку

Быть в курсе всех последних новостей, предложений и специальных объявлений.

Самые популярные статьи

Стресс может повлиять на развитие нервной системы в раннем подростковом возрасте

Ученые доказали, что экологический стресс может повлиять на нормальные ...

Типы личности

Ученые использовали алгоритм для построения огромных данных ...

Непартеногенетические животные дают «девственное рождение» после генной инженерии  

Партеногенез – это бесполое размножение, при котором генетический вклад...
- Реклама -
94,336ПоклонникиПодобно
47,641ПодписчикиПодписаться
1,772ПодписчикиПодписаться
30ПодписчикиПодписаться