Даследчыкі ўпершыню даследавалі, як дзве розныя формы вады (орта- і пара-) па-рознаму паводзяць сябе пры хімічных рэакцыях.
вада — хімічная сутнасць, малекула, у якой адн кісларод атам звязаны з двума атамамі вадароду (H2O). вада існуе ў выглядзе вадкасці, цвёрдага рэчыва (лёд) і газу (пары). Гэта адзін з нямногіх хімічных рэчываў, якія не ўтрымліваюць вуглярод і яшчэ можа быць вадкім пры пакаёвай тэмпературы (каля 20 градусаў). вада з'яўляецца паўсюдным і важным для жыцця. На малекулярным узроўні добра вядома, што кожны дзень вады існуе ў двух розных формах, але гэтая інфармацыя не агульнавядомая. Гэтыя дзве формы вады называюцца ізамерамі і адносяцца да орта- або пара- вады. Асноўнае адрозненне паміж гэтымі формамі вельмі тонкае і заключаецца проста ў адноснай арыентацыі ядзерных спінаў двух атамаў вадароду, якія выраўнаваны альбо ў адным, альбо ў супрацьлеглым кірунку, адсюль і іх назва. Гэты спін атамаў вадароду звязаны з атамнай фізікай, хоць гэта з'ява яшчэ не да канца вывучана. Гэтыя дзве формы валодаюць аднолькавымі фізічнымі ўласцівасцямі, і да гэтага часу лічылася, што яны таксама павінны мець аднолькавыя хімічныя ўласцівасці.
У нядаўнім даследаванні, апублікаваным у Прырода Камунікацыі, даследчыкі з Базельскага ўніверсітэта, Гамбург, упершыню даследавалі розніцу ў хімічнай рэакцыйнай здольнасці гэтых дзвюх формаў вады і даказалі, што орта- і пара- формы рэагуюць вельмі па-рознаму. Хімічная рэакцыйная здольнасць азначае спосаб або здольнасць малекулы ўступаць у хімічную рэакцыю. Даследаванне прадугледжвала аддзяленне в вады на дзве ізамерныя формы (орта- і пара-) з дапамогай электрастатычнага дэфлектара з удзелам электрычных палёў. Паколькі абодва гэтыя ізамеры практычна аднолькавыя і маюць аднолькавыя фізічныя ўласцівасці, гэты працэс падзелу з'яўляецца складаным і няпростым. Падзел быў дасягнуты гэтай групай даследчыкаў з дапамогай метаду, заснаванага на электрычных палях, распрацаванага імі для навукі аб лазерах на свабодных электронах. Дэфлектар уводзіць электрычнае поле ў пучок распыленай вады. Паколькі паміж двума ізамерамі існуе істотная розніца ў ядзерным спіне, гэта крыху ўплывае на тое, як атамы ўзаемадзейнічаюць з гэтым электрычным полем. Такім чынам, калі вада праходзіць праз дэфлектар, яна пачынае падзяляцца на дзве формы орта- і пара-.
Даследчыкі прадэманстравалі, што пара- вады рэагуе прыкладна на 25 працэнтаў хутчэй, чым орта-вада, і можа прыцягваць да a рэакцыя партнёр мацней. Гэта, безумоўна, тлумачыцца розніцай у ядзерным спіне, які ўплывае на кручэнне малекул вады. Акрамя таго, электрычнае поле паравады здольна хутчэй прыцягваць іёны. Далей група правяла камп'ютэрнае мадэляванне малекул вады, каб пацвердзіць свае высновы. Усе эксперыменты праводзіліся з малекуламі пры вельмі нізкіх тэмпературах амаль -273 градусы Цэльсія. Гэта важны фактар, як патлумачылі аўтары, што толькі ў такіх умовах асобныя квантавыя стану і энергетычнае ўтрыманне малекул могуць быць дакладна вызначаны і лепш кантралявацца. Гэта азначае, што малекула вады стабілізуецца, калі любая з яе двух формаў, і іх адрозненні становяцца відавочнымі і яснымі. Такім чынам, даследаванне хімічных рэакцый можа выявіць асноўныя механізмы і дынаміку, якія прыводзяць да лепшага разумення. Аднак практычнае выкарыстанне гэтага даследавання можа быць не вельмі высокім у гэты час.
***
Крыніца (я)
Kilaj A et al 2018. Назіранне рознай рэакцыйнай здольнасці пара і орта-вады ў адносінах да захопленых іёнаў дыязенілія. Прырода Камунікацыі. 9 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
***
