خاصية جديدة غريبة من المياه يمكن أن توجد في شكلين مختلفين
إنه السائل الأكثر انتشارا على كوكب الأرض، وهو أمر ضروري لقدرة الأرض على دعم الحياة.
وبينما قد لا تفكر مرتين في وجودها في الحياة اليومية، فإن الماء السائل أكثر تعقيدا بكثير مما يشك فيه الكثيرون.
ومن المعروف أن الماء يتصرف على عكس أي سائل آخر، وقد اكتشف العلماء الآن عقارا جديدا يسمح بوجوده كسوائل مختلفة في درجة حرارة منخفضة - شكل منخفض الكثافة، وواحد من الكثافة العالية.
يقول أندرس نيلسون، أستاذ الفيزياء الكيميائية في جامعة ستوكهولم: "إن الخاصية الجديدة الرائعة هي أن المياه يمكن أن توجد كسوائل مختلفة في درجات حرارة منخفضة حيث تبلور الجليد بطيء".
واكتشف الباحثون الهيكلين المختلفين من خلال تحليل الأشعة السينية في مختبر أرغون الوطني بالقرب من شيكاغو.
بعد ذلك، تم إجراء المزيد من الدراسة في المختبر الكبير للأشعة السينية ديسي في هامبورغ.
و، هذا كشف أن الديناميات التي رصدت في الدراسة الأولى كانت، في الواقع، مرحلتين من الماء السائل.
"من المثير جدا أن تكون قادرة على استخدام الأشعة السينية لتحديد المواقف النسبية بين الجزيئات في أوقات مختلفة، ويقول فيفوس بيراكيس، ما بعد الدكتوراه في جامعة ستوكهولم مع خلفية في التحليل الطيفي الضوئي فائق السرعة.
"لقد كنا على وجه الخصوص قادرة على متابعة التحول من العينة في درجات حرارة منخفضة بين المرحلتين وأظهرت أن هناك نشر كما هو الحال بالنسبة للسوائل."
المياه لديها كل أنواع الخصائص الشاذة التي تميزها عن السوائل الأخرى، بما في ذلك نقطة انصهار، والكثافة، والقدرة على الحرارة.
و، هذا الفهم الجديد يأخذ خطوة أبعد من ذلك
وقد تكهن العلماء بأن الشكل المختلف من الجليد، المعروف باسم الثلج غير المتبلور - الذي يختلف عن المرحلة البلورية التي نستخدمها - يمكن أن يرتبط بأشكال منخفضة وعالية الكثافة من الماء السائل.
هناك نوعان من الجليد غير متبلور، وشرح الباحثون، وهذه يمكن أن إنتيركونفيرت.
لكن اختبار هذه الفرضية أثبتت تحديا - حتى الآن.
يقول كاترين أمان-وينكيل، الباحث في الفيزياء الكيميائية: "لقد درست أيس غير متبلور لفترة طويلة بهدف تحديد ما إذا كانت يمكن اعتبارها دولة زجاجية تمثل السائل المجمد.
"إنه حلم تحقق في مثل هذه التفاصيل كيف تتحول حالة زجاجية من الماء إلى سائل لزج الذي يتحول على الفور تقريبا إلى مختلف، حتى أكثر لزج، سائل من كثافة أقل بكثير".
وتضيف النتائج المزيد من التبصر في سلوك المياه في درجات حرارة وضغوط مختلفة.
ويمكن أن يساعد أيضا في معرفة الطرق المختلفة التي تتأثر بها الأملاح والجزيئات الحيوية الأساسية للحياة، ويقول الباحثون.
يقول دانيال ماريدال، طالب دكتوراه في الفيزياء الكيميائية: "إن إمكانية اكتشاف الاكتشافات الجديدة في الماء رائعة تماما وإلهام كبير لدراستي الأخرى.
"من المثير بشكل خاص أن المعلومات الجديدة قد تم توفيرها من قبل الأشعة السينية منذ رائد إشعاع الأشعة السينية، ويلهلم رونتجن، نفسه تكهن بأن المياه يمكن أن توجد في شكلين مختلفين، وأن التفاعل بينهما يمكن أن تؤدي إلى غريبة لها الخصائص.'
وقال الباحثون إن الاكتشاف يمكن أن يساعد في النهاية على تحسين طرق تنقية المياه وتحلية المياه.
"إن النتائج الجديدة تعطي دعما قويا جدا للصورة حيث المياه في درجة حرارة الغرفة لا يمكن أن تقرر في أي من النموذجين ينبغي أن يكون، وارتفاع الكثافة، مما يؤدي إلى التقلبات المحلية بين البلدين"، ويقول لارس غم بيترسون، أستاذ في الفيزياء الكيميائية النظرية.
باختصار: المياه ليست سائلة معقدة، ولكن اثنين من السوائل البسيطة مع علاقة معقدة. "
ليست هناك تعليقات