Espectro infravermelho de luz (vermelho), pesado (azul), água semi-pesada (cinza), e espécies iônicas que foram identificadas no estudo atual. Vermelho, círculos brancos e pretos representam o oxigênio, átomos de hidrogênio e deutério, respectivamente. As setas mostram as direções da deformação vibracional das espécies. Crédito:Skoltech
Cientistas da Skoltech, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Stuttgart, mostraram que a concentração de íons de vida curta (H 3 O + e OH - ) em água líquida pura é muito maior do que o assumido para avaliar o pH, portanto, mudando significativamente nossa compreensão da estrutura dinâmica da água.
As espécies iônicas intrínsecas de água líquida desempenham um papel importante nos processos redox, reações catalíticas e sistemas eletroquímicos. Um túnel de baixa barreira de átomos de hidrogênio entre o H 2 O moléculas, causado por efeitos quânticos nucleares, espera-se que gere estados de excesso de prótons de curta duração. Contudo, Até a presente data, não há informações sobre a concentração de tais estados de prótons em excesso na água pura.
Os cientistas da Skoltech, em colaboração com pesquisadores alemães, mediram a composição íon-molecular da água líquida na escala de tempo sub-picossegundo. O resultado surpreendeu os cientistas, pois eles observaram que até vários por cento de H 2 Moléculas O foram temporariamente ionizadas.
"Usamos isotopólogos de água:comuns (H 2 O), pesado (D 2 O), e água semi-pesada (HDO), para identificar estados de prótons em excesso. Substituindo gradualmente os átomos de hidrogênio (H) por deutério (D), mudamos a concentração relativa de espécies relacionadas a prótons em excesso, como HD 2 O + , DH 2 O + , H 3 O + e D 3 O + , e identificou suas contribuições para a absorção cumulativa de infravermelho. Encontramos características espectrais dependentes da concentração perto dos modos de flexão molecular de espectros de água semipesada que nenhum modelo conhecido foi capaz de explicar. Nós associamos essas características com prótons em excesso que podem existir na escala de tempo de picossegundos, "disse um dos co-autores, Prof. Henni Ouerdane do Centro Skoltech para Ciência e Tecnologia de Energia (CEST).
"Embora estudos anteriores da estrutura da água tenham sido baseados em experimentos cristalográficos, e não refletia a dinâmica da água, nossa pesquisa traz novos insights sobre a intrincada estrutura da água em uma escala de tempo ultracurta. A descoberta antecipa novos efeitos da interação do campo elétrico com a água, bem como outras propriedades anômalas da água, "concluiu o autor principal, Dr. Vasily Artemov, Cientista Pesquisador Sênior do CEST.
