Кислотность неточная, много короткоживущих ионов: ученые уточнили формулу воды и смогут создавать более эффективные электрохимические системы

 Динамическая структура воды оказалась более сложной, чем представлялось ранее. К таким выводам пришла группа ученых, обнаруживших в ней массу короткоживущих ионов. Открытие поменяло и подходы к исчислению кислотности.

Все изменяется, ионизируясь

В журнале Scientific Reports появилась публикация, рассказывающая о последнем исследовании российско-немецкой группы ученых, посвященным особенностям формулы воды.

Вода, которая естественным образом существует в природе, не является однородной массой. Она содержит несколько вариантов молекул, где водород и кислород представлены разными изотопами.

Наши специалисты из Сколтеха в содружестве с немецкими коллегами решили внимательнее проанализировать три разных изотополога воды, то есть, три разновидности ее молекул, в зависимости от изотопного разнообразия. Изотопологи представлены обычной молекулой воды, с привычной «школьной» формулой H2O; так называемой тяжелой водой, с дейтерием (водородом, обладающим лишним нейтроном) — D2O; и полутяжелой — HDO.

В ходе анализа стало ясно: на суперкоротких, субпикосекундных промежутках времени в воде концентрируется много ионов Н3О+ и ОН-, отнесенных к категории короткоживущих. А они влияют на уровень pH, но, поскольку ионы живут очень недолго и их трудно «отловить», то этот повышенный их уровень обычно и не учитывают при замерах кислотности воды.

Причина — в избыточных ионах

Почему нам так важно знание об этих ионных видах воды? Потому что они оказывают серьезное влияние на ряд процессов в организме, в том числе, на окислительно-восстановительные. Кратковременное возникновение избытка протонных состояний предполагалось учеными, но до сих пор зафиксировано не было. Эксперимент российских и немецких ученых помог заполнить этот пробел.

Без этого опыта сложно было объяснить ряд свойств воды, которая не перестает удивлять своими «странностями». Некоторые ее особенности вызваны как раз наличием избыточных протонов в пикосекундном сегменте времени, выяснили ученые-экспериментаторы. Открытие поможет более широко использовать это уникальное вещество в разных сферах деятельности, а также в новых экспериментах с электрическим полем.