Nanostruktura vody

3. září 2009 | 06.00 |

cluster of waterVoda, kterou vnímáme jako běžnou kapalinu,  je přinejmenším podivná. Chování vody ještě pořád úplně nerozumíme. Voda má řadu vlastností, které jiné kapaliny nemají:
- anomální závislost teploty a hustoty
led má nižší hustotu než voda
- vzhledem k molekulové hmotnosti má díky vodíkovým můstkům extrémně vysoký bod tání či varu (hmotnější sirovodík je za normální teploty plyn).

Tyto vlastnosti různě souvisejí s existencí pozemského života. Pokud bychom ale dokázali připravovat kapaliny, jejichž některé vlastnosti by se blížily vodě, mělo by to nesporně i technologické využití. Nešlo by sice o kopii vody, ale  o novou kapalinu, která by se mohla uplatnit i tam, kde se nám voda nehodí. Taková látka byla už simulačním způsobem připravena Pablem Debenedettim. Podle simulačního softwaru se vodě podobá zejména v tom, že její pevná fáze by měla nižší hustotu než kapalná.

Výzkum vody se rovněž zabývá velmi malými seskupeními molekul vody - nanočásticemi vody uspořádaných do různě početných clusterů. Vědci zjistili, že nanočástice ledu roztají už při –180 °C. Předpokládalo se, že bod tání bude nižší, "pod nulou", ale ne o tolik. V experimentu byly zkoumány clustery o 48 nebo 118 molekulách vody. Bod tání se za těchto podmínek určoval jako vztah mezi vnitřní energií clusteru a teplotou. Zajímavé je i to, že fázový přechod zde na rozdíl od makrosvěta nenastával okamžitě, ale skupenství se měnilo plynule v průběhu asi 20 až 40 stupňů. Jak se dalo očekávat, cluster 48 molekul měl ještě nižší bod tání než u 118 molekul. Existuje tedy vztah mezi množstvím vody a teplotou tání.

Samozřejmě, že zkoumání několika molekul vody přináší nejrůznější "filozofické" problémy a otázky. Má smysl hovořit o skupenství třeba u 2 molekul vody? Posune se i u clusteru podobně i bod varu? Zřejmě se v nanostruktuře se oproti makroměřítku tak silně neuplatní vodíkové můstky, které způsobují vyšší bod tání a varu vody třeba v porovnání s těžším sirovodíkem.

Podle Pavla Housera

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.04 (24x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Nanostruktura vody klas jaroslav 14. 11. 2009 - 15:49