Voda se "spomni" dlje, kot je bilo pričakovano

Lokalne strukture molekul vode ostanejo stabilne v pikosekundah

Življenjsko dobo lokalnih vodnih struktur lahko določimo z ultra kratkimi laserskimi impulzi. © Yuki Nagata / MPI-P
prebral

Voda s spominom? Strukture molekul vode v tekoči vodi trajajo do desetkrat dlje, kot so mislili prej. Vendar so ta lokalna območja še vedno izredno nestanovitna: molekule vode "pozabijo" svoje sosede po tri bilijoni sekunde, kot so znanstveniki izmerili. Vendar so te strukture dovolj stabilne, da vplivajo na vitalne lastnosti vode, pišejo raziskovalci v reviji Nature Communications.

Voda je edinstveno dinamično topilo: molekule vode se premikajo izjemno hitro. Hkrati se začasno povežejo skozi tako imenovane vodikove vezi. Te vodi dajejo izjemne lastnosti - med drugim tudi to, da ostane tekoča pri sobni temperaturi in lahko shrani veliko toplote. "Veliko kemijskih in bioloških reakcij se na Zemlji odvija v vodi ali na vodnih vmesnikih v morjih ali oblakih, " pravi Mischa Bonn z Inštituta za polimerne raziskave Max Planck iz Mainza. "Zato je izjemno pomembno, kako se voda obnaša na molekularni ravni."

Voda pozabi izjemno hitro

Znano je že, da mostne vezi med kisikom in vodikom povzročajo lokalne strukture, sestavljene iz več sosednjih molekul vode. Ta "spomin na vodo" naj bi bil odgovoren za učinke homeopatskih pripravkov: strukture vodnih molekul bi lahko razlagale oblike aktivnih sestavin v izjemno razredčenih raztopinah.

Po drugi strani pa govori o tem, da te strukture ne trajajo zelo dolgo: po prejšnjem mnenju jih voda "pozabi" že po manj kot desetini pikosekunde. Picosekunda je trilijona sekunde, v tem času v vakuumu le 300 mikronov nazaj.

Toda Bonn in sodelavci so se znova merili natančno v vodi: v ultra hitrih laserskih poskusih so s pomočjo infrardeče spektroskopije pregledali vibracije vezi kisik-voda. Raziskovalci so bili še posebej pozorni na molekule, ki na svoje sosede postavljajo le zelo šibke ali zelo močne vezi. zaslon

Nepričakovano stabilne strukture

Pokazalo se je nekaj nepričakovanega: le šibke vezi očitno držijo dolgo. Njegova življenjska doba je glede na merljive vibracije do približno ene pikosekunde. To pomeni, da trajajo približno desetkrat dlje, kot se je prej mislilo. Močne vezi so stabilne približno petino pikosekunde, še vedno dvakrat več od predhodno predvidene vrednosti.

Zlasti šibkejše vezi za interakcije molekul se nahajajo na večjih razdaljah. Tako se v tekoči vodi nahajajo območja, ki se v pikosekundi sosednjih območij naselijo in očitno pomembno prispevajo k pomembnim lastnostim vode. "Naši rezultati kažejo, da je voda na molekularni ravni zelo heterogena in je sestavljena iz različnih lokalnih struktur, ki so najverjetneje zelo pomembne, " povzame Studienleiter Bonn. (Nature Communications, 2015; doi: 10.1038 / ncomms9384)

(Institut Max Planck za polimerne raziskave, 21.09.2015 - AKR)