Los enlaces de hidrógeno que forman las moléculas de agua son responsables de muchas propiedades que hacen del agua un limpio único. Sin secuestro, incluso hoy en día los científicos no comprenden completamente la ciencia detrás de estos vínculos.
Esto se debe a que estos enlaces de H tienen una vida útil muy corta, ya que se forman y rompen constantemente conveniente al movimiento de las moléculas de agua.
Por ejemplo, la vida útil típica de un enlace de hidrógeno en agua líquida es una millonésima de millonésima de segundo. Este comportamiento dinámico dificulta capturar y estudiar sus interacciones con precisión.
Sin secuestro, investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL) afirman acontecer desarrollado un nuevo método que puede permitir a los científicos estudiar en profundidad los mercadería cuánticos electrónicos y nucleares de los enlaces de hidrógeno del agua líquida.
Este nuevo método, llamado espectroscopia vibratoria correlacionada (CVS), puede finalmente revelar qué factores hacen que las redes de enlaces de hidrógeno en el agua sean una fuerza tan robusto y misteriosa.
Entendiendo el enlace H a través de CVS
No todas las moléculas de agua participan en interacciones de redes de enlaces de hidrógeno. CVS primero identifica y separa las moléculas que interactúan y las que no interactúan. Esto se hace disparando pulsos láser ultrarrápidos sobre moléculas de agua.
Estos rápidos estallidos de luz crean pequeños movimientos en los átomos del agua, que luego emiten luz visible. El patrón de esta luz revela cómo están dispuestas las moléculas, y el color de la luz muestra cómo se mueven los átomos interiormente y entre las moléculas.
“Los métodos de espectroscopia actuales miden la dispersión de la luz láser causada por las vibraciones de todas las moléculas de un sistema, por lo que hay que adivinar o aceptar que lo que se ve se debe a la interacción molecular que le interesa”, Sylvie Roke, una dijo uno de los autores del estudio y profesor de la EPFL.
Sin secuestro, en el caso de CVS, diferentes tipos de moléculas de agua exhiben diferentes patrones de trepidación. Estos patrones distintos revelan cómo una molécula particular se mueve a lo espacioso de los enlaces H, lo que permite a los investigadores evaluar directamente cosas como cuánta carga se comparte entre los átomos de hidrógeno y oxígeno que forman los enlaces H y qué tan fuertes son los enlaces.
“Esta carga compartida es una característica esencia de la red tridimensional de 'enlaces H' que confiere al agua líquida sus propiedades únicas, pero hasta ahora los fenómenos cuánticos en el corazón de dichas redes sólo se han entendido mediante simulaciones teóricas”, señala el estudio. nota de los autores.
Por primera vez, los científicos disponen de un método práctico para investigar este engendro y otros aspectos del enlace de hidrógeno en agua líquida.
El uso de CVS va más allá del agua
La espectroscopia vibratoria correlacionada (CVS) permite a los científicos estudiar los cambios que experimentan las moléculas de agua a escalera cuántica. Por ejemplo, ya se sabe que cuando se añaden iones OH⁻ (hidróxido) al agua, ésta se vuelve básica y la aditamento de protones la vuelve ácida.
“Con CVS, ahora podemos cuantificar exactamente cuánta carga adicional donan los iones de hidróxido a las redes de enlaces H (8%) y cuánta carga aceptan los protones (4%), mediciones precisas que nunca antaño se podrían acontecer realizado experimentalmente. ”, dijo Mischa Flór, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en la EPFL.
Sin secuestro, CVS no se limita sólo a revelar los detalles de las redes de enlaces H en las moléculas de agua. Los autores del estudio sugieren que incluso se puede utilizar para estudiar otras sustancias químicas a escalera molecular.
Con suerte, en el futuro, CVS ayudará a los científicos a descifrar muchos misterios asociados con otros líquidos, así como con otros sistemas químicos y físicos.
El estudio se publica en la revista. Ciencia.
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