REKLÁM

A mindennapi víz két izomer formája eltérő reakciót mutat

A kutatók most először vizsgálták meg, hogy a víz két különböző formája (orto- és para-) hogyan viselkedik eltérően kémiai reakciók során.

A víz egy kémiai entitás, egy molekula, amelyben egyetlen oxigén az atom kettőhöz kapcsolódik hidrogén atomok (H2O). A víz folyékony, szilárd (jég) és gáz (gőz) formában létezik. Ez azon kevés vegyi anyagok közé tartozik, amelyek nem tartalmaznak szén és szobahőmérsékleten (kb. 20 fok) még folyékony lehet. A víz mindenütt jelen van és fontos az élethez. Molekuláris szinten jól ismert, hogy a mindennapi víz két különböző formában létezik, de ez az információ nem közismert. Ezt a két vízformát izomereknek nevezik, és orto- vagy paravíznek nevezik. A fő különbség ezek között a formák között nagyon finom, és egyszerűen a két hidrogénatom nukleáris spinjének relatív orientációja, amelyek azonos vagy ellentétes irányban helyezkednek el, innen ered a nevük is. A hidrogénatomok ilyen forgása az atomfizikának köszönhető, bár ez a jelenség még nem teljesen ismert. Ez a két forma azonos fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, és eddig úgy gondolták, hogy akkor is azonos kémiai tulajdonságokkal kell rendelkezniük.

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban Természet A hamburgi Bázeli Egyetem kutatói először vizsgálták e két vízforma kémiai reakcióképességének különbségét, és bebizonyították, hogy az orto- és a paraformák nagyon eltérően reagálnak. A kémiai reakcióképesség azt a módot vagy képességet jelenti, amellyel egy molekula kémiai reakción megy keresztül. A tanulmány a víz kettéválasztását jelentette izomer formák (orto- és para-) elektrosztatikus terelő segítségével elektromos mezők bevonásával. Mivel ez a két izomer gyakorlatilag azonos és azonos fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, ez az elválasztási folyamat bonyolult és kihívást jelent. A szétválasztást ez a kutatócsoport az általuk a szabadelektron lézertudomány számára kifejlesztett elektromos mezőkre épülő módszerrel valósította meg. A terelő elektromos mezőt vezet be egy porlasztott vízsugárba. Mivel a két izomer nukleáris spinjében alapvető különbségek vannak, ez némileg befolyásolja azt a módot, ahogyan az atomok kölcsönhatásba lépnek ezzel az elektromos mezővel. Ezért, ahogy a víz áthalad a terelőn, elkezd szétválni két formája orto- és para-.

A kutatók kimutatták, hogy a paravíz körülbelül 25 százalékkal gyorsabban reagál, mint az orto-víz, és képes vonzani reakció erősebb partner. Ez egyértelműen a mag spinjének különbségével magyarázható, amely befolyásolja a vízmolekulák forgását. Ezenkívül a paravíz elektromos tere gyorsabban képes vonzani az ionokat. A csoport továbbá számítógépes szimulációkat végzett vízmolekulákkal, hogy megerősítse eredményeiket. Minden kísérletet molekulákkal végeztek nagyon alacsony hőmérsékleten, közel -273 Celsius fokon. Ez a szerzők magyarázata szerint fontos tényező, hogy csak ilyen körülmények között lehet jól meghatározni és jobban szabályozni a molekulák egyes kvantumállapotait és energiatartalmát. Ez azt jelenti, hogy a vízmolekula a két formája bármelyikével stabilizálódik, és ezek különbségei nyilvánvalóvá és világossá válnak. Így a kémiai reakciók vizsgálata feltárhatja a mögöttes mechanizmusokat és dinamikát, ami jobb megértéshez vezet. Ennek a tanulmánynak a gyakorlati haszna azonban jelenleg még nem túl magas.

***

{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}

Forrás (ok)

Kilaj A et al 2018. Para- és orto-víz különböző reaktivitásának megfigyelése csapdába esett diazenilium-ionokkal szemben. Nature Communications. 9. (1) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3

SCIEU csapat
SCIEU csapathttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Jelentős előrelépések a tudományban. Hatás az emberiségre. Inspiráló elmék.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

Chinchorro kultúra: Az emberiség legrégebbi mesterséges mumifikációja

A mesterséges mumifikáció legrégebbi bizonyítéka a világon...

Az élelmiszerekben lévő kókuszolaj csökkenti a bőrallergiát

Egy új egereken végzett tanulmány kimutatta a diétás fogyasztás hatását...

COVID-19 tesztelés kevesebb, mint 5 perc alatt az új RTF-EXPAR módszerrel

A vizsgálati idő jelentősen lecsökken kb.
- Reklám -
94,882VentilátorokMint
47,770KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás