NASA хоче наділити свої космічні апарати штучним інтелектом
2 Липня , 2017
Кріо-магніти впораються з рукотворним космічним сміттям?
3 Липня , 2017

Воду розділили на дві різні рідини

Ми звикли думати, що рідка вода — це безладне скупчення молекул, які швидко пересуваються в рамках певної структури. Але вчені Стокгольмського університету виявили дві фази цієї рідини з великими відмінностями в структурі і щільності. Їх результати засновані на експериментальних дослідженнях з використанням рентгенівських променів і були опубліковані в Працях Національної академії наук (PNAS).

Більшість з нас знає, що вода необхідна для нашого існування на планеті Земля. Але куди менш відомо, що у води є багато дивних властивостей, які є аномальними і не притаманні для інших рідин. Наприклад, температура плавлення, щільність, теплоємність — в загальній складності близько 70 властивостей води, що відрізняють її від інших рідин. Ці аномальні властивості, до речі, стали передумовою для появи відомого нам життя.

«Нова властивість примітна тим, що, як з’ясувалось, вода може існувати у вигляді двох різних рідин при низьких температурах, коли лід повільно кристалізується», каже Андерс Нільссон, професор хімічної фізики в Стокгольмському університеті. Прорив у розумінні води став можливим завдяки поєднанню досліджень із застосуванням рентгенографії в Аргоннській національній лабораторії поблизу Чикаго, яка виявила дві різні структури, і рентгенівської лабораторії DESY в Гамбурзі, де досліджувалась динаміка і демонструвався рідкий стан обох фаз. Вода дійсно може бути двома різними рідинами.

«Вкрай цікаво використовувати рентгенівські промені для визначення відносних позицій молекул в різний час», говорить Фівос Перакіс, професор Стокгольмського університету з досвідом роботи в галузі надшвидкої оптичної спектроскопії. «Ми, зокрема, змогли відстежити трансформацію зразка при низьких температурах з однієї фази в іншу і показали, що має місце характерна для рідин дифузія».

Коли ми замислюємось про лід, найчастіше він уявляється як упорядкована кристалічна фаза води, типу з холодильника, але найпоширенішою формою льоду в нашій планетарній системі є аморфна, тобто невпорядкована форма. Існує дві форми аморфного льоду з низькою і високою щільністю. Ці дві форми можуть переходити одна в іншу, і були припущення, що вони можуть бути пов’язані з формами рідкої води низької та високої щільності. Перевірити цю гіпотезу експериментально намагались давно, і стокгольмській групі це, нарешті, вдалося.

«Я вивчала аморфні льоди довгий час, намагаючись визначити, чи можна розглядати їх як склоподібний стан, представлений замороженоїю рідиною», каже Катрін Гаман-Вінкель, дослідник в галузі хімічної фізики в Стокгольмському університеті. «Мрія стає реальністю, коли я отримую можливість в подробицях спостерігати, як склоподібна форма води перетворюється у в’язку рідину, яка, у свою чергу, майже миттєво перетворюється в іншу, ще більш в’язку рідину з меншою щільністю».

Те, що вода продовжує нас дивувати, абсолютно неймовірно. Чим ще можуть бути обумовлені її дивні властивості, крім переходу між різними фазами?

«Нові результати говорять про те, що вода при кімнатній температурі не може визначитись, в якій із двох форм їй бути, високій або низькій щільності, що призводить до локальних коливань між двома фазами», говорить Ларс Петтерссон, професор теоретичної хімічної фізики в Стокгольмському університеті. «Коротше кажучи: вода — це не одна складна рідина, а дві простих рідини зі складними відносинами».

Ці нові результати не тільки створюють загальне уявлення про воду при різних температурах і тисках, але і про те, як на неї впливають сіль і біомолекули, необхідні для життя. Крім того, чим більше ми дізнаємось про воду, тим краще розуміємо, як її очищати і опріснювати в майбутньому. Цю проблему було б добре вирішити на тлі очікуваної глобальної кліматичної кризи.

1 Коментарій

  1. Pavlo сказав:

    “з використанням рентгенівських променів”. У всьому світі знають про Пулюя Івана, і використовують термін Х-промені. Думаю нам самим треба поважати своїх.

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline