Рідка вода є не цілком рідиною

575
Рідка вода є не цілком рідиною

Група вчених з американської лабораторії Берклі (Berkeley Lab) і університету Каліфорнії (UC Berkeley) знайшли відповідь на просте запитання: як взаємодіють між собою молекули води?

Здається, що відповідь можна знайти в шкільному підручнику: водневі зв'язки, слабка поляризація кожної молекули, що має форму літери V і так далі, і тому подібне. Але, незважаючи на уявну простоту, досі точно не з'ясовано, що відбувається з молекулами води, коли вона знаходиться в рідкому стані.

Серед вчених поширені дві конкуруючі теорії про взаємодію молекул в рідкій воді.

По одній - водневі зв'язки між найближчими молекулами, які і дають водяному льоду його структуру - руйнуються (в даних умовах), дозволяючи молекулам вільно переміщатися. Це так звана модель з двома станами.

Друга версія - версія безперервної зміни станів, континууму, говорить про збереження водневих зв'язків між сусідніми молекулами в рідкій воді, але зв'язків - постійно мінливих і спотворюється.

У новій роботі група американських фізиків підводить підсумки багаторічних праць, експериментів і обчислень, які також вінчає недавнє "просвічування" рідкої води за допомогою так званої Раман-спектроскопії (широко застосовується для аналізу речовин).

Дослідники показали, що спостережувані особливості результатів цієї спектроскопії говорять на користь правоти моделі континууму. Тобто - при переході з льоду в рідину вода не розриває водневі зв'язки між сусідніми молекулами. Але натомість вони стають мінливими і рухливими. У чомусь навіть "віртуальними".

У тому сенсі, що кожна така зв'язок в будь-який момент часу може раптом взяти і зникнути, однак вона відновиться вже через якісь 200 фемтосекунд (або - з тієї ж самої молекулою-сусідкою, або з іншого). У результаті ці ефемерне короткі розриви дозволяють молекулам переміщатися один щодо одного. Ми б сказали, що рідка вода, в деякому роді, не рідина зовсім, а надзвичайно пластичний лід.

Якщо ви дочитали цю замітку до кінця, вам напевно сподобається великий матеріал про дослідження в Берклі незвичайних водних структур, які народжуються на кордоні вода-тверда поверхня, а також повідомлення про відкриття принципово нових станів води, одне з яких не є ні льодом, ні газом, ні рідиною, а другий і зовсім екзотичне - нанотрубочних.