Истраживачи су по први пут истражили како два различита облика вода (орто- и пара-) се понашају различито када пролазе кроз хемијске реакције.
вода је хемијски ентитет, молекул у коме је један кисеоник атом је везан за два атома водоника (Х2О). вода постоји као течност, чврста материја (лед) и гас (паре). То је међу ретким хемикалијама које не садрже угљеник и још увек може бити течна на собној температури (око 20 степени). вода је свеприсутан и важан за живот. На молекуларном нивоу добро је познато да свакодневна вода постоји у два различита облика, али ове информације нису опште познате. Ова два облика вода називају се изомери и називају се орто- или пара- вода. Главна разлика између ових облика је веома суптилна и једноставно је релативна оријентација нуклеарних спинова два атома водоника који су поређани у истом или супротном смеру, па отуда и њихова имена. Овај спин атома водоника је последица атомске физике, иако овај феномен још није у потпуности схваћен. Ова два облика имају идентична физичка својства и до сада се веровало да и они тада треба да имају идентична хемијска својства.
У недавној студији објављеној у Природа Цоммуницатионс, истраживачи са Универзитета у Базелу, Хамбург, по први пут су истражили разлику у хемијској реактивности ова два облика вода и доказали да орто- и пара- форме реагују веома различито. Хемијска реактивност означава начин или способност на који молекул пролази кроз хемијску реакцију. Студија је укључивала раздвајање вода у своја два изомерна облика (орто- и пара-) помоћу електростатичког дефлектора укључивањем електричних поља. Пошто су оба ова изомера практично иста и имају идентична физичка својства, овај процес раздвајања је сложен и изазован. Раздвајање је постигла ова група истраживача коришћењем методе засноване на електричним пољима коју су развили за науку о слободним електронима. Дефлектор уводи електрично поље у сноп атомизоване воде. Пошто постоји кључна разлика у нуклеарном спину у два изомера, то мало утиче на начин на који атоми реагују на ово електрично поље. Стога, како вода путује кроз дефлектор, она почиње да се раздваја на своја два облика орто- и пара-.
Истраживачи су показали да пара- вода реагује око 25 процената брже од орто-воде и може да привуче а реакција партнер јаче. Ово се дефинитивно објашњава разликом у нуклеарном спину који утиче на ротацију молекула воде. Такође, електрично поље параводе може брже да привуче јоне. Група је даље извела компјутерске симулације молекула воде како би потврдила своје налазе. Сви експерименти су рађени са молекулима на веома ниским температурама од скоро -273 степена Целзијуса. Ово је важан фактор, како објашњавају аутори, да се само у таквим условима могу добро дефинисати и боље контролисати појединачна квантна стања и енергетски садржај молекула. Што значи да се молекул воде стабилизује као било који од своја два облика и њихове разлике постају очигледне и јасне. Стога, истраживање хемијских реакција може открити основне механизме и динамику која води ка бољем разумевању. Међутим, практична употреба ове студије можда није велика у овом тренутку.
***
Извор (и)
Килај А ет ал 2018. Уочавање различитих реактивности пара и орто-воде према заробљеним дијазенилијум јонима. Природа комуникације. 9(1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
***
