Vienoje vandens stiklinėje - dvi H2O rūšys ir jos turi skirtingas savybes

Kaip žinia, visos vandens molekulės yra sudarytos iš vieno stambaus deguonies atomo ir dviejų mažesnių vandenilio atomų. Tačiau pastarieji, priklausomai nuo jų kvantinio pasisukimo (angl. quantum spin), gali būti sudėlioti dviem būdais.

Pirmojoje vandens rūšyje – Ortho vandenyje – vandenilio atomai sukasi ta pačia kryptimi. Antrojoje rūšyje – Para vandenyje – tie patys atomai sukasi skirtingomis kryptimis. Sukimasis dažniausiai paveikia dalelių elgesį kvantinėje skalėje, kuri ilgą laiką mokslininkams trukdė atskirti daleles eksperimentams.

Šis eksperimentas pasinaudojo vandens molekulės poline prigimtimi. Dėl jos asimetrinės formos elektronai paviršiumi teka netolygiai. Dėl to viena vandens molekulės pusė turi teigiamą įkrovą, o kita – neigiamą. Atliekant eksperimentą mokslininkai vandens molekules paleido per elektrinį lauką, kuris buvo pritaikytas skirtingai stumti Orto ir Para vandens molekules.

Galiausiai jos visos turėjo sudužti į skirtingus mažus kibirėlius. Vėliau mokslininkai šias vandens molekules sujungė su diazenilio molekulėmis, kurios kiekviena yra sudaryta iš dviejų azoto atomų ir papildomo protono.

Sureagavus su vandeniu, diazenilis atiduoda savo protoną vandens molekulei ir taip susidaro N3O+. Mokslininkai nustatė, kad Para vanduo su diazeniliu reaguoja 25 proc. greičiau nei Ortho vanduo. Tai tikriausiai vyksta dėl to, kad skirtingų krypčių sukimasis skirtingai įtakoja molekulių trauką.

„Mūsų žiniomis, šis tyrimas yra pirmasis, kuriame rotaciniu būdu pasirinktos daugiaatomės neautralios molekulės – kaip vanduo – buvo sujungtos su jonais“, – „Nature Communication“ žurnale publikuotame tyrime rašė rašė Šveicarijos „Basel“ universiteteo mokslininkai.

Šis eksperimentas yra svarbus žingsnis siekiant suprasti, kaip abstrakčioji fizinė koncepcija – pavyzdžiui kvantinis sukimasis – daro įtaką cheminėms reakcijoms, kurios vyksta aplink mus o taip pat ir mūsų kūnuose.

Parengta pagal „Live Science“.