Исследователи из Швейцарии сумели впервые разделить воду на две различных формы, одновременно обнаружив между ними неожиданное отличие. Как выяснили специалисты, молекулы параводы, чей полный ядерный спин равен нулю, вступают в реакцию с другими веществами не так, как молекулы ортоводы, у которых этот показатель составляет единицу.


фото: pixabay.com

Спин — понятие, имеющее отношение к квантовой физике и обозначающий собственный момент импульса элементарных частиц, не связанный с перемещением частицы как целого. Иными словами, от спина зависит, сколько оборотов (или какую долю оборота) следует совершить частице для возвращения в первоначальное состояние. Единица подразумевает, что для этого ему потребуется совершить один полный оборот, а ноль обозначает, что объект «выглядит» одинаково со всех сторон, то есть его вращение не имеет значения.

Нулевой спин в молекулах параводы объясняется тем, что спин двух входящих в него атомов водорода является противоположным, в то время как в случае с ортоводой их спин совпадает.

Вопрос, каким образом спин влияет на химические свойства частиц, активно изучается специалистами, однако до сих пор исследован далеко не полностью. До недавнего времени считалось, что с химической точки зрения орто- и паравода почти одинаковы, хотя некоторые свидетельства, позволяющие в этом усомниться, ранее существовали. В частности уже в 2002 году были обнаружены свидетельства в пользу того, что паравода лучше конденсируется.

В природе вода содержит молекулы обоих типов, и выделить «чистую» ортоводу и параводу казалось невозможно как из-за сходства между двумя формами, так и из-за того, что превратить одну из них в другую напрямую невозможно, но иногда это происходит по не вполне ясным причинам.

Авторам нового исследования удалось получить две жидкости, каждая из которых состояла исключительно из молекул воды одной формы. Для этого специалисты использовали охлаждённую до показателя, близкого к абсолютному нулю, разреженную смесь из молекул воды и атомов аргона, а затем разделили его на два потока, один из которых представлял собой «чистую» пароводу, а другой – «ортоводу».

Впоследствии обе жидкости вступили в химическое взаимодействие с ионами кальция и диазенилиума, и оказалось, что в случае с параводой эта реакция происходила на 23 процента быстрее.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here