Mokslininkai pirmą kartą ištyrė, kaip dvi skirtingos formos vanduo (orto- ir para-) elgiasi skirtingai, kai vyksta cheminės reakcijos.
Vanduo yra cheminis darinys, molekulė, kurioje viena deguonis atomas yra susietas su dviem vandenilio atomais (H2O). Vanduo Egzistuoja kaip skystis, kietas (ledas) ir dujos (garai). Tai viena iš nedaugelio cheminių medžiagų, kurių sudėtyje nėra anglis ir dar gali būti skystas kambario temperatūroje (apie 20 laipsnių). Vanduo yra visur paplitęs ir svarbus gyvenimui. Molekuliniu lygmeniu gerai žinoma, kad kasdien vanduo egzistuoja dviem skirtingomis formomis, tačiau ši informacija nėra plačiai žinoma. Šios dvi formos vanduo yra vadinami izomerai ir yra vadinami orto- arba para- vanduo. Pagrindinis skirtumas tarp šių formų yra labai subtilus ir yra tiesiog santykinė dviejų vandenilio atomų, išsidėsčiusių ta pačia arba priešinga kryptimi, branduolinių sukinių orientacija, taigi ir jų pavadinimai. Šis vandenilio atomų sukimasis atsiranda dėl atominės fizikos, nors šis reiškinys dar nėra visiškai suprantamas. Šios dvi formos turi identiškas fizines savybes ir iki šiol buvo manoma, kad tada jos taip pat turėtų turėti identiškas chemines savybes.
Neseniai paskelbtame tyrime Gamta Bazelio universiteto Hamburge mokslininkai pirmą kartą ištyrė šių dviejų formų cheminio reaktyvumo skirtumą. vanduo ir įrodė, kad orto ir paraformos reaguoja labai skirtingai. Cheminis reaktyvumas reiškia būdą arba gebėjimą, kuriuo molekulėje vyksta cheminė reakcija. Tyrimas apėmė atskyrimą vanduo į dvi izomerines formas (orto- ir para-), naudojant elektrostatinį deflektorių, įtraukiant elektrinius laukus. Kadangi abu šie izomerai yra praktiškai vienodi ir turi identiškas fizines savybes, šis atskyrimo procesas yra sudėtingas ir sudėtingas. Atskyrimą ši mokslininkų grupė pasiekė naudodama elektriniais laukais pagrįstą metodą, kurį jie sukūrė laisvųjų elektronų lazeriniam mokslui. Deflektorius įveda elektrinį lauką į purškiamo vandens spindulį. Kadangi yra esminis dviejų izomerų branduolio sukimosi skirtumas, tai šiek tiek paveikia atomų sąveiką su šiuo elektriniu lauku. Todėl, kai vanduo keliauja per deflektorių, jis pradeda skirstytis į dvi formas: orto- ir para-.
Tyrėjai įrodė, kad para vanduo reaguoja maždaug 25 procentais greičiau nei orto-vanduo ir gali pritraukti a reakcija stipresnis partneris. Tai neabejotinai paaiškinama branduolio sukimosi skirtumu, kuris turi įtakos vandens molekulių sukimuisi. Be to, paravandens elektrinis laukas gali greičiau pritraukti jonus. Grupė toliau atliko kompiuterinį vandens molekulių modeliavimą, kad patvirtintų savo išvadas. Visi eksperimentai buvo atlikti su molekulėmis labai žemoje temperatūroje, beveik -273 laipsnių Celsijaus. Tai yra svarbus veiksnys, kaip paaiškino autoriai, kad tik tokiomis sąlygomis atskiros molekulių kvantinės būsenos ir energijos kiekis gali būti gerai apibrėžti ir geriau kontroliuojami. Tai reiškia, kad vandens molekulė stabilizuojasi kaip viena iš dviejų formų ir jų skirtumai tampa akivaizdūs ir aiškūs. Taigi cheminių reakcijų tyrimas gali atskleisti pagrindinius mechanizmus ir dinamiką, leidžiančią geriau suprasti. Tačiau praktinis šio tyrimo panaudojimas šiuo metu gali būti nelabai didelis.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Kilaj A et al 2018. Skirtingo para ir orto-vandens reaktyvumo į sulaikytus diazenilio jonus stebėjimas. Gamta Pranešimai. 9 straipsnio 1 dalį. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
