Ūdens var sadalīties 2 dažādos šķidrumos. Mēs tikko esam tuvāk tam, lai uzzinātu, kāpēc

Šķidrais ūdens dažādos stāvokļos (Endrjū Onufrijenko/Moment/Getty Images)

Sniegpārslas žilbinošais skaistums liecina par apbrīnojamo formu, ko ūdens var veidot zem sasalšanas punkta.

Nospiesta, elegantā deja HdiviAk, molekula īpaši vēsā temperatūrā sagriežas par kaut ko dīvainu, praktiski sasienoties mezglos, lai nepārvērstos ledū.

Pētnieki no Birmingemas Universitātes Apvienotajā Karalistē un Sapienza Università di Roma Itālijā pētīja molekulu uzvedību saspiestā šķidrā ūdenī, kas novietots apstākļos, kas parasti izraisa tā kristalizāciju.



Pamatojoties uz jaunu veidu, kā modelēt ūdens kā daļiņu suspensijas uzvedību, viņi identificēja divu dažādu šķidruma stāvokļu galvenās iezīmes; viens 'topoloģiski sarežģīts', kas saistīts ar kliņģeri līdzīgu mezglu, otrs - vienkāršāku gredzenu veidojumā ar mazāku blīvumu.

'Šis koloidālais ūdens modelis nodrošina palielināmo stiklu molekulārajā ūdenī un ļauj mums atklāt ūdens noslēpumus saistībā ar stāstu par diviem šķidrumiem.' saka Birmingemas Universitātes ķīmiķis Dvaipajans Čakrabarti.

Teorijas 90. gados ir devuši mājienus par molekulu mijiedarbības veidiem, kas varētu notikt, kad ūdens ir pārdzesēts – atdzesē līdz temperatūrai, kas zemāka par to tipisko sasalšanas punktu, nesacietējot.

Zinātnieki ir bijuši pārkāpjot robežas uz dzesēšanas ūdens, jau gadiem ilgi nepārvēršoties cietā stāvoklī, galu galā izdodas to noturēt haotiskā šķidrā veidā neprātīgi aukstā –263 grādi pēc Celsija (–441 grāds pēc Fārenheita) šķeltu brīdi, nepārvēršoties ledū.

Ciktāl ir panākts progress šo stāvokļu demonstrēšanā laboratorijā, zinātnieki joprojām cenšas precīzi noskaidrot, kā izskatās pārdzesēti šķidrumi, kad tiem nav siltuma.

Ir skaidrs, ka kritiskajos punktos konkurējošās polārās atrakcijas starp ūdens molekulām paceļas virs termodinamiskā šūpošanās trokšņa, ko rada jiggling daļiņas. Bez elkoņa telpas, lai tās nonāktu kristāliskā formā, molekulām ir jāatrod citas ērtas konfigurācijas.

Ņemot vērā tik daudz faktoru, pētnieki parasti cenšas vienkāršot to, ko viņi var, un koncentrējas uz svarīgiem mainīgajiem. Šajā gadījumā skatīšanās uz ūdens “klučiem” tā, it kā tās būtu lielākas daļiņas, kas izšķīdinātas šķidrumā, palīdz labāk izprast pārejas no viena izkārtojuma uz citu.

Datormodeļi, kuru pamatā ir šī perspektīva, norādīja uz smalkām pārmaiņām starp ūdens izstumšanu un formu, kas veidota no daļiņām, kas nogulsnējas tuvāk viena otrai blīvākā formā.

Interesanti, ka arī molekulāro mijiedarbību forma vai topoloģija šajā ūdens ainavā izskatījās pavisam citāda, molekulām sapinoties sarežģītos tīklos vai tik vienkāršākām formām, kad tās atstumjas.

'Šajā darbā mēs pirmo reizi piedāvājam skatījumu uz šķidruma-šķidruma fāzes pāreju, pamatojoties uz tīklu sapīšanās idejas,' saka Frančesko Sciortino, kondensēto vielu fiziķis Romas Sapienzas universitātē.

'Esmu pārliecināts, ka šis darbs iedvesmos jaunu teorētisko modelēšanu, kuras pamatā ir topoloģiskās koncepcijas.'

Šī dīvainā sapīto daļiņu tīklu telpa ir gatava izpētei. Lai gan tie nav pilnīgi līdzīgi kovalenti saistītu molekulu garajām ķēdēm, šādi mezgli ir pārejoši, mainot elementus, mainoties šķidrajai videi.

Ņemot vērā to neskaidro mijiedarbību, augsta spiediena un zemas temperatūras vidē sastopamā šķidrā ūdens dabai vajadzētu būt diezgan atšķirīgai no tā, ko mēs varētu atrast uz Zemes virsmas.

Uzzinot vairāk par ne tikai ūdens, bet arī citu šķidrumu topoloģisko uzvedību šajos apstākļos, mēs varētu gūt ieskatu par materiālu aktivitāti ekstremālās vai grūti pieejamās vidēs, piemēram, tālu planētu dziļumos.

'Sapņojiet, cik skaisti būtu, ja mēs varētu ieskatīties šķidruma iekšienē un novērot ūdens molekulu dejošanu, to mirgošanu un to, kā tās apmainās ar partneriem, pārstrukturējot ūdeņraža saišu tīklu.' saka Sciortino.

Mūsu piedāvātā ūdens koloidālā modeļa realizācija var īstenot šo sapni.

Šis pētījums tika publicēts Dabas fizika .

Populārākas Kategorijas: Neklasificēts , Sabiedrību , Viedoklis , Telpa , Skaidrotājs , Vidi , Dabu , Veselība , Tech , Cilvēkiem ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.