• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Vatten, vatten — de två typerna av flytande vatten

    Kredit:George Hodan/public domain

    Det finns två typer av flytande vatten, enligt forskning utförd av ett internationellt vetenskapligt samarbete. Denna nya egenhet lägger till den växande listan över konstiga fenomen i vad vi föreställer oss är en enkel substans. Upptäckten kan ha konsekvenser för tillverkning och användning av nanopartiklar samt för att förstå hur proteiner fälls in i sin arbetsform i kroppen eller felveckas för att orsaka sjukdomar som Alzheimers eller CJD.

    Att skriva i Internationalen Journal of Nanotechnology , Oxford Universitys Laura Maestro och hennes kollegor i Italien, Mexiko, Spanien och USA, förklara hur de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos vatten har studerats i mer än ett sekel och avslöjat ett udda beteende som inte ses i andra ämnen. Till exempel, när vattnet fryser expanderar det. Däremot nästan alla andra kända substanser drar ihop sig när de kyls. Vatten finns också som fast, vätska och gas inom ett mycket litet temperaturområde (100 grader Celsius) medan smält- och kokpunkterna för de flesta andra föreningar spänner över ett mycket större område.

    Många av vattnets bisarra egenskaper beror på molekylens förmåga att bilda kortlivade förbindelser med varandra som kallas vätebindningar. Det finns en kvarvarande positiv laddning på väteatomerna i den V-formade vattenmolekylen som endera eller båda kan bilda sådana bindningar med de negativa elektronerna på syreatomen vid punkten för V. Detta gör flyktiga nätverk i vatten möjliga som är fryst på plats när vätskan stelnar. De bindningar är så kortlivade att de inte ger vätskan någon struktur eller minne, självklart.

    Teamet har tittat noga på flera fysiska egenskaper hos vatten som dess dielektricitetskonstant (hur väl ett elektriskt fält kan tränga igenom ett ämne) eller proton-spin-gitterrelaxationen (processen genom vilken de magnetiska momenten hos väteatomerna i vatten kan förlora energi efter att ha varit upphetsad till en högre nivå). De har funnit att dessa fenomen verkar växla mellan två speciella karaktärer vid cirka 50 grader Celsius, ge eller ta 10 grader, dvs från 40 till 60 grader Celsius. Effekten är att termisk expansion, Ljudhastighet och andra fenomen växlar mellan två olika tillstånd vid denna korsningstemperatur.

    Dessa två tillstånd kan ha viktiga implikationer för att studera och använda nanopartiklar där vattnets karaktär på molekylnivå blir viktig för de termiska och optiska egenskaperna hos sådana partiklar. Guld- och silvernanopartiklar används i nanomedicin för diagnostik och som antibakteriella medel, till exempel. Dessutom, de preliminära fynden tyder på att strukturen hos flytande vatten starkt kan påverka stabiliteten hos proteiner och hur de denatureras vid korsningstemperaturen, vilket mycket väl kan ha implikationer för att förstå proteinbearbetning inom livsmedelsindustrin men också för att förstå hur sjukdomar uppstår när proteiner felveckas.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com