Вода имеет больше чем один тип молекул и это её невероятно странное свойство

Недавний эксперимент позволил отделить их, обнаружив, что один лучше реагирует, чем другой. Метод открытия — это прорыв для квантовой химии. Химики принимали смесь частиц двуокиси водорода и использовали электростатическое поле для их сортировки в соответствии с их полным ядерным спином. Спин — это квантовое свойство частиц, описывающих угловое направление, в которое они могут свободно перемещаться. Разные типы частиц классифицируются в соответствии со значением этого свойства.

По большей части эти спины не меняются, что означает, что каждая молекула сохраняет свою идентичность как пара- или орто изомер. Возникает вопрос: насколько их теоретические различия в ротации делают заметную разницу в том, как две разные молекулы воды реагируют с другими веществами? Чтобы узнать об этом, исследователи собрали супер охлажденный кристалл из ионов кальция с ионами диазенилиума (N2H +). Затем расстреливали потоки молекул орто- и пара-воды в сердце кристалла, где они реагировали с диазенилием.

Считая, сколько ионов N2H + осталось в кристалле через определенный период, ученые дали хорошее представление о том, какой изомер лучше реагировал. При подсчете результатов они обнаружили, как атомы пара-воды скручиваются и поворачиваются, что означает, что изомер на 23% лучше справляется с реакцией, чем скучная старая орто-вода. Анализ цифр с помощью компьютерного моделирования подтвердил разницу, показывающую, что не все молекулы воды ведут себя одинаково.

Для большинства из нас вода — это вода. Употребление стакана пара-воды, вероятно, не повлияет на ваше здоровье. Но для химиков вода весьма не проста , и изучение большей ее реактивности может существенно повлиять на то, как мы определяем ее свойства.

Это могут быть только два атома водорода и кислород, но при различных условиях он ведет себя множеством необычных способов, образуя странные состояния материи, которые мы только начинаем понимать. Поскольку в настоящее время жизнь определяется как сложная, водорастворимая химия, знание как материалы растворяются и реагируют с молекулами воды, жизненно важно для нашего детального понимания биологии и ее происхождения.

Во-вторых, результаты эксперимента демонстрируют нашу растущую способность моделировать и тестировать эффекты, которые имеют различные квантовые свойства для целых молекул. Чем лучше контролировать состояния молекул, вовлеченных в химическую реакцию, тем лучше можно исследовать и понимать основные механизмы и динамику реакции. Понимание квантовых свойств молекул для управления их реактивностью на таком тонком уровне — поистине новая граница химии.

Техно Sci