18.02.2019
PL EN
31.05.2018 aktualizacja 31.05.2018

Dwa "rodzaje" wody inaczej reagują

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Naukowcy po raz pierwszy rozdzielili cząsteczki wody, które różnią się spinem jąder atomów wodoru. Woda jednego rodzaju wchodzi w reakcje chemiczne szybciej, niż drugiego typu.

Cząsteczki wody składają się z atomu tlenu połączonego z dwoma atomami wodoru. Mimo, że pod tym względem wszystkie są identyczne, to cząsteczki te mogą występować w dwóch formach.

W cząsteczkach orto-wody spiny jąder atomów wodoru są ustawione w tym samym kierunku, w cząsteczkach para-wody – w przeciwnym. Oba typy wody mają jednak niemal identyczne właściwości fizyczne, więc ich rozdzielenie jest niezwykle trudne.

Na łamach „Nature Communications” (doi: 10.1038/s41467-018-04483-3), zespół z Uniwersytetu w Bazylei z kolegami z Hamburga opisał eksperyment, w którym po praz pierwszy udało się odseparować od siebie dwa rodzaje wody.

Badaczom udało się to osiągnąć z pomocą metody wykorzystującej pola elektryczne, opracowanej w Centrum Wolnych Elektronów i Nauk Laserowych w Hamburgu.

Co więcej, nowa metoda pozwoliła także na sprawdzenie różnic w chemicznych właściwościach dwóch typów wody.

W temperaturze bliskiej absolutnego zera (czyli -273 st. C) badacze poddali wodę reakcji z jonami diazenylium (dwa atomy azotu połączone z atomem tlenu). Podobne reakcje, jak tłumaczą autorzy doświadczenia, były już obserwowane w przestrzeni międzygwiezdnej.

Tak niska temperatura pozwoliła na kontrolę stanów kwantowych cząsteczek i ich energii, co miało podstawowe znaczenie dla eksperymentu.

„Im dokładniej możemy kontrolować stany cząsteczek uczestniczących w reakcji chemicznej, tym lepiej może zostać zbadany i zrozumiany mechanizm stojący za tą reakcją” - tłumaczy prof. Stefan Willitsch z Uniwersytetu w Bazylei.

Okazało się, że dwa rodzaje wody reagowały z różną prędkością. Para-woda wchodziła w reakcję aż 25 proc. szybciej.

Badacze tłumaczą tę różnicę tym, że spiny jąder atomów wodoru wpływają na rotację całej cząsteczki wody. W rezultacie mają też wpływ na przyciąganie cząsteczek, z którymi woda reaguje. W para-wodzie jest ono silniejsze niż w orto-wodzie, co skutkuje silniejszą reaktywnością.

Wyniki eksperymentalne zostały potwierdzone przez komputerową symulację. (PAP)

mat/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2019