Dank Der Quantenphysik Gibt Es In Jedem Glas Zwei Arten Von Wasser

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In jedem glas gibt es zwei arten von wasser, die sich voneinander unterscheiden, und die wissenschaftler schafften es, sie voneinander zu trennen und die unterschiede zwischen ihnen zu untersuchen.

In jedem Glas Wasser, das Sie trinken, gibt es zwei Arten von H2O. Und Wissenschaftler haben gezeigt, dass sie deutlich unterschiedliche chemische Eigenschaften haben.

Alle Wassermoleküle bestehen aus einem einzigen voluminösen Sauerstoffatom und zwei kleineren Wasserstoffatomen, die in Winkeln wie Mickey-Mouse-Ohren stehen. Diese Wasserstoffatome können jedoch auf zwei verschiedene Arten angeordnet werden, basierend auf ihrem Quantenspin. (Spin ist ein Merkmal von Quantenpartikeln, das ein bisschen wie das Drehen von echten Kugeln aussieht, aber zusätzliche Dimensionen hat und nur einen von wenigen diskreten Impulsen haben kann.) In der ersten Art von Wasser, "ortho-water" genannt, spinnen sich beide Wasserstoffe ein die gleiche Richtung In der zweiten Art von Wasser, "Para-Wasser" genannt, drehen sich die Wasserstoffatome in verschiedene Richtungen.

Spin beeinflusst normalerweise das Verhalten von Partikeln nur auf der winzigen Quantenskala, was Wissenschaftler lange daran hinderte, sie für Experimente zu trennen. [Die überraschend merkwürdige Physik des Wassers]

Dieses Experiment nutzte die "polare" Natur des Wassers. Wegen der seltsamen Form von Wasser, Mickey Mouse, asymmetrisch geformt, fließen Elektronen ungleichmäßig über die Oberfläche. Eine Seite eines Wassermoleküls ist also positiv geladen, und die andere ist negativ geladen, selbst wenn das Molekül insgesamt neutral geladen ist.

Die Forscher feuerten einen Strahl von Wassermolekülen durch ein elektrisches Feld, das so eingestellt war, dass es sowohl auf polare Ortho-Wassermoleküle als auch auf polare Para-Wassermoleküle etwas anders drückte, sodass sie am Ende des Strahlengangs in verschiedene kleine Eimer stürzten.

Anschließend setzten die Forscher jeden Eimer unterkühlten Diazenyliummolekülen aus, die jeweils aus zwei Stickstoffatomen (allein ein normales Stickstoffmolekül) und einem zusätzlichen Proton (auch als Proton ohne Elektronen bekannt) bestehen. Diazenylium reagiert mit Wasser, um sein zusätzliches Proton an das Wassermolekül abzugeben, wobei H3O + gebildet wird.

Die Forscher fanden heraus, dass Parawasser mit Diazenylium 25 Prozent schneller reagiert als ortho-Wasser, wahrscheinlich aufgrund von Unterschieden, wie die Spins die Anziehung zwischen verschiedenen Molekülen beeinflussen.

"Nach unserer Kenntnis ist die vorliegende Studie die erste, bei der rotationszustandselektierte polyatomare neutrale Moleküle [wie Wasser] mit Ionen reagiert haben", schrieb das Team der Universität Basel in der Schweiz in einem am Dienstag (29. Mai) veröffentlichten Artikel. in Nature Communications.

Sie schrieben, dass dieses Experiment einen wichtigen Schritt darstellt, um zu verstehen, wie ein abstraktes physikalisches Konzept wie der Quantenspin die chemischen Reaktionen beeinflusst, die um uns herum vor sich gehen, auch in unserem Körper.

Ursprünglich veröffentlicht am Live-Wissenschaft.


Videoergänzungsan: Explodierendes Wasser | Phil's Physics.




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