» » Чистая вода состоит не только из молекул H2O

Чистая вода состоит не только из молекул H2O

Чистая вода состоит не только из молекул H2O

Ученые Сколтеха в сотрудничестве с исследователями из Штутгартского университета показали, что концентрация короткоживущих ионов (H3O+ и OH-) в чистой жидкой воде намного выше, чем учитывается при оценке pH. Это открытие существенно меняет наши представления о динамической структуре воды.

Присутствующие в жидкой воде ионные частицы играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, каталитических реакциях и электрохимических системах. Ранее предполагалось, что ядерные квантовые эффекты способствуют низкобарьерному туннелированию атома водорода между молекулами воды, и возникновению короткоживущих состояний с избыточным протоном. Однако экспериментальное подтверждение этому отсутствовало.

Ученые Сколтеха в сотрудничестве с немецкими учеными измерили ионно-молекулярный состав жидкой воды на субпикосекундной временной шкале. Результат удивил ученых: они обнаружили, что несколько процентов молекул H2O временно находились в ионизированном состоянии.

Чистая вода состоит не только из молекул H2O

Инфракрасные спектры легкой (красный), тяжелой (синий), полутяжелой (серый) воды и ионные частицы, исследованные в данной работе

Красными, белыми и черными кружками обозначены атомы кислорода, водорода и дейтерия, соответственно. Стрелками показаны направления их колебаний.

«Для определения избыточных протонных состояний мы использовали изотопологи воды: обычную (H2O), тяжелую (D2O) и полутяжелую (HDO) воду. Постепенно заменяя атомы водорода (H) дейтерием (D), мы меняли относительную концентрацию частиц, связанных с избыточным протоном — HD2O+, DH2O+, H3O+ и D3O+, и определяли их вклад в кумулятивное поглощение в ИК-диапазоне. В спектрах полутяжелой воды вблизи изгибных молекулярных мод мы обнаружили зависящие от концентрации спектральные особенности, которые невозможно было описать с помощью какой-либо из известных моделей. Мы предположили, что эти особенности связаны с избыточными протонными состояниями, которые могут проявляться на пикосекундной шкале», — отмечает один из авторов работы, профессор Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) Хенни Уэрдан. Результаты исследования опубликованы в издании Scientific Reports.

«Предыдущие исследования структуры воды были основаны на кристаллографических экспериментах и не отражали динамику воды. Наша работа дает новые представления о сложной структуре воды на ультракороткой временной шкале. Полученные результаты позволяют предположить, что в будущем будут обнаружены новые эффекты взаимодействия электрического поля и воды, а также другие необычные свойства воды», — пояснил первый автор статьи, старший научный сотрудник CEST д-р Василий Артёмов.

11 июль 2020 /
  • Не нравится
  • +2
  • Нравится

Похожие новости

Ученые разгадали загадку ямальских кратеров

Российские ученые построили модель формирования кратеров, образующихся в вечной мерзлоте в результате выбросов метана.

В Венеции превышен критический уровень "высокой воды

Центр мониторинга приливов сообщил о достижении опасного уровня воды в Венеции, утром он достигал 143 сантиметра

Вода может лечить и убивать

Самая известная и необходимая жидкость на планете до сих пор почти не изучена. Воде приписывают чудодейственные целебные свойства, но при этом она же может быть совершенным убийцей. Наукой доказано –

Вода на Марсе образовалась из-за водорода

Ученые говорят, что океаны, которые существовали на поверхности Марса ещё в далекой древности, скорее всего, возникли за счет парникового эффекта в атмосфере. Предполагается, что в далекой древности
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?Чем могут питаться бактерии, когда вокруг ничего нет?Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?Чипирование началось: Neuralink проследила за мозговой активностью свиньиВ Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный дом