Nejoblíbenější Teorie Struktury Vody Byla Vyvrácena - Alternativní Pohled
Nejoblíbenější Teorie Struktury Vody Byla Vyvrácena - Alternativní Pohled
Video: Nejoblíbenější Teorie Struktury Vody Byla Vyvrácena - Alternativní Pohled
Video: Великая тайна воды 1 Эмото Масару Академия Целителей 2023, Únor
Anonim

Vědci ze sibiřské federální univerzity společně s kolegy ze Švédského královského technologického institutu vyvrátili nejoblíbenější klastrovou teorii struktury vody. V průběhu své práce vědci navrhli novou teorii, která je v souladu s výsledky jejich experimentu. Práce byla publikována v časopise Nature Communications. Výzkum byl podpořen grantem Ruské vědecké nadace.

Voda je jednou z nejčastějších, ale zároveň neobvyklých látek na Zemi. Díky své zvláštní struktuře má řadu atypických vlastností, například vysokou tepelnou kapacitu a nízkou elektrickou vodivost. Obecně se uznává, že voda sestává z molekul H2O, které jsou spojeny do skupin pomocí tzv. Vodíkových vazeb. Jejich přítomnost je způsobena přitažlivostí mezi kladně nabitými atomy vodíku a záporně nabitými atomy kyslíku.

Volné molekuly nezahrnuté v klastrech (skupiny molekul vázaných vodíkovými vazbami) jsou přítomny pouze v malém množství. Mnoho vědců věří, že voda je neustále se měnící směs lehkých a těžkých shluků. V první, molekuly jsou vázány k sobě navzájem (jako v ledu), a ve druhé, vazby jsou přerušeny, kvůli kterému jsou takové systémy hustší. Přítomnost těchto fází může být detekována pomocí rezonančního nepružného rozptylu rentgenových fotonů vodou. V tomto případě je patrný přechod, ve kterém elektron z okupované molekulární orbity vyplní díru, na jejímž místě byl elektron dříve vyhozen fotonem. Pokus s kapalnou vodou ukazuje rozdělení rezonance na dva píky. Ve vědecké literatuře je výsledný dublet připisován shlukům lehkých a těžkých typů.

Pro objasnění tohoto základního problému autoři práce provedli experiment s vodní parou, kde neexistují vodíkové vazby. Během studie měřili spektrum rezonančních neelastických rozptylů izolované molekuly. Experimenty vedly k neočekávaným výsledkům a ukázaly, že přesně stejné rozdělení rezonance na dva píky je přítomno v rentgenovém spektru rozptylu molekul vody v plynné fázi. Dále provedené teoretické výpočty jednoznačně vysvětlují rozdělení spektra ultrarychlým rozpadem (disociací) molekuly vody na ionty Н + a ОН–. Studie tedy poskytuje důkaz o dynamické povaze rezonančního štěpení a vyvrací strukturální mechanismus, čímž prokazuje, že struktura vody je homogenní.

Druhým neméně důležitým výsledkem této práce je získání podrobných strukturálních informací o tom, jak vodíkové vazby ovlivňují sílu OH vazeb. Vibrační infračervená (IR) spektroskopie je běžně používaným nástrojem pro studium vodíkových vazeb v kapalinách. V nich však IČ spektroskopie ukazuje pouze nejintenzivnější přechod do stavu s minimální vibrační energií, která „slabě snímá“intermolekulární interakci. Rezonanční nepružná rozptylová spektroskopie vody je kvalitativně odlišná od infračervené spektroskopie v tom, že po přijetí energie z rentgenového fotonu prochází kyslíkový elektron od nejhlubšího orbitálu k prvnímu neobsazenému. V důsledku toho se molekula vody rychle disociuje.

V tomto procesu se excitovaný elektron pohybuje zpět do své nejhlubší úrovně a emituje foton. Frekvence oscilace emitovaného fotonu se liší od frekvence excitujícího fotonu, protože během tohoto přechodu elektron dopadne na úrovně s vyšší energií. Na rozdíl od IR spektra tedy spektrum rezonančních neelastických rozptylů sestává z rozšířené sady vibračních vrcholů. Čím vyšší je vibrační stav, tím více atomů vodíku přechází pryč od kyslíku při vibracích vazby mezi O a H a silnější tato vibrace pociťuje interakci s nejbližší molekulou vody, konkrétně vodíkovou vazbou. Rezonanční nepružný rozptyl poskytuje jedinečnou příležitost ke studiu vodíkových vazeb, zejména k určení, na základě spektra, jak sousední molekuly prostřednictvím vodíkové vazby ovlivňují interakční potenciál OH vazby.

„Je důležité si uvědomit, že na rozdíl od izolované molekuly vody s jednou interakční energií O a H existuje v kapalině množina (distribuce) takových energií v důsledku rozmanitosti bezprostředního prostředí molekuly vody. Druhým výsledkem práce je tedy měření distribuce OH-potenciálů v síti neustále se měnících vodíkových vazeb. V další fázi výzkumu je třeba zjistit, zda je možné stanovit tak důležitý strukturální parametr, jako je průměrný počet vazeb v molekule, ze spektra rezonančního neelastického rozptylu vody. Určuje energii interakce posledně jmenovaného s jeho prostředím, a tedy takové vlastnosti, jako je rychlost zvuku ve vodě a jeho tepelná kapacita, “dodává Faris Gelmukhanov, doktor fyziky a matematiky, profesor Královského technologického institutu (Stockholm, Švédsko),Senior Researcher, Sibiřská federální univerzita.

Práce se zúčastnili také vědci z Postupimské univerzity (Německo), Curyšské univerzity (Švýcarsko) a Turku (Finsko).

Propagační video:

Populární podle témat