Wir denken, dass flüssiges Wasser ist eine ungeordnete Ansammlung von Molekülen, die sich schnell bewegen sich in einem gewissen Rahmen-Struktur. Aber die Wissenschaftler der Universität Stockholm entdeckten zwei Phasen dieser Flüssigkeit mit großen unterschieden in der Struktur und Dichte. Ihre Ergebnisse basieren auf experimentellen Studien mit dem Einsatz von Röntgenstrahlen und wurden in den Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS).
Die meisten von uns wissen, dass Wasser ist notwendig für unsere Existenz auf dem Planeten Erde. Aber viel weniger bekannt ist, dass das Wasser hat viele seltsame Eigenschaften, die sind ungewöhnlich und nicht typisch für andere Flüssigkeiten. Z. B. Schmelzpunkt, Dichte, Wärmekapazität — insgesamt gibt es rund 70 Eigenschaften des Wassers, die es von anderen Flüssigkeiten. Diese anomalen Eigenschaften, die übrigens eine Voraussetzung für die Entstehung des uns bekannten Lebens.
«Neue Eigenschaft ist bemerkenswert, dass, wie sich herausstellte, Wasser existieren kann in der Form von zwei verschiedenen Flüssigkeiten bei niedrigen Temperaturen, wenn das Eis langsam kristallisiert», sagt anders Nilsson, Professor für Chemische Physik an der Universität Stockholm. Ein Durchbruch im Verständnis von Wasser wurde möglich durch die Kombination von Forschung mit der Anwendung der Röntgendiagnostik am Argonne National Laboratory in der Nähe von Chicago, die hat zwei verschiedene Strukturen, und eine große Röntgen-Labor DESY in Hamburg, wo die Dynamik der untersuchten gezeigt und flüssigen Zustand beider Phasen. Wasser kann tatsächlich zwei verschiedene Flüssigkeiten.
«Äußerst interessant mit Röntgenstrahlen zur Bestimmung der relativen Positionen der Moleküle in unterschiedlichen Zeiten», sagt Фивос Перакис, Professor an der Universität Stockholm mit Erfahrung auf dem Gebiet der ultraschnellen optischen Spektroskopie. «Wir, insbesondere unsere verfolgen die Transformation der Probe bei niedrigen Temperaturen aus einer Phase in die andere und zeigten, was charakteristisch für die Diffusion von Flüssigkeiten».
Wenn wir denken über das Eis, am häufigsten erscheint er als wie eine geordnete Kristalline Phase des Wassers, ob aus dem Kühlschrank, aber die häufigste Form von Eis in unserem Planetensystem ist eine amorphe, also ungeordnete Form. Und es gibt zwei Formen von amorphem Eis mit niedriger und hoher Dichte. Diese beiden Formen können Ineinander, und waren der Annahme, dass Sie verknüpft werden können mit den Formen des flüssigen Wassers niedriger und hoher Dichte. Testen Sie diese Hypothese experimentell versucht seit langem, und der Stockholmer Gruppe es endlich geschafft.
«Ich studierte die amorphen Eise eine lange Zeit, um festzustellen, ob Sie als glasartige Zustand, dargestellt gefrorene Flüssigkeit», sagt Katrin Аманн-Winkel, Forscher auf dem Gebiet der chemischen Physik an der Universität Stockholm. «Ein Traum wird Wirklichkeit, wenn ich die Möglichkeit sehr detailliert zu beobachten, wie das glasige Form von Wasser verwandelt sich in eine zähe Flüssigkeit, die wiederum fast sofort verwandelt sich in eine andere, noch mehr als Viskose Flüssigkeit mit geringerer Dichte».
Die Tatsache, dass das Wasser weiterhin, uns zu überraschen, absolut unglaublich. Was anderes kann aufgrund seiner seltsamen Eigenschaften, abgesehen von der Umstellung zwischen den verschiedenen Phasen?
«Die neuen Ergebnisse zeigen, dass Wasser bei Raumtemperatur nicht entscheiden kann, in welcher der beiden Formen Ihr sein, hohe oder niedrige Dichte, was zu lokalen Schwankungen zwischen zwei Phasen», sagt Lars Петтерссон, Professor für theoretische Chemie Physik an der Universität Stockholm. «Kurz gesagt: Wasser ist nicht eine komplizierte Flüssigkeit, sondern zwei einfachen Flüssigkeiten mit komplexen Beziehungen».
Diese neuen Ergebnisse schaffen nicht nur eine Allgemeine Vorstellung von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und drücken, sondern auch darüber, wie Sie beeinflussen Salz und Biomoleküle, die für das Leben. Außerdem, je mehr wir lernen, über das Wasser, desto besser verstehen, wie es gereinigt und entsalzt werden in der Zukunft. Dieses Problem wäre gut zu lösen vor dem hintergrund einer drohenden globalen Klima-Krise.
Das Wasser teilten sich auf zwei verschiedene Flüssigkeiten
Ilja Hel