Home » Știință » Un mister-cheie al chimiei fizice ar putea fi rezolvat după 200 de ani

Un mister-cheie al chimiei fizice ar putea fi rezolvat după 200 de ani

Un mister-cheie al chimiei fizice ar putea fi rezolvat după 200 de ani
Credit foto: Shutterstock
Publicat: 15.10.2022

Întrebarea cu privire la modul precis în care protonii se deplasează prin apă într-un câmp electric îi fascinează pe oamenii de știință de secole. Acum, la mai bine de 200 de ani de la ultima descoperire majoră a fenomenului, oamenii de știință au o oarecare claritate.

În 1806, Theodor Grotthuss a avansat o ipoteză, care a ajuns să fie cunoscută sub numele de mecanismul Grotthuss pentru „saltul protonilor”, cu privire la modul în care o sarcină ar putea curge printr-o soluție de apă.

În timp ce ipoteza lui Grotthuss a fost foarte avangardistă pentru epoca sa – venind înainte ca protonii sau chiar structura reală a apei să fie cunoscută – cercetătorii din zilele noastre știu de mult timp că aceasta nu a oferit o înțelegere completă a ceea ce s-a întâmplat la nivel molecular.

Cele mai recente descoperiri pe această temă ar fi putut desluși misterul prin rezolvarea structurilor electronice ale protonilor hidratați care au rămas atât de mult timp evazive.

Descoperirile sugerează că protonii se deplasează prin apă în „trenuri” de trei molecule de apă, cu „șine” construite în fața trenului pe măsură ce acesta se deplasează și trase în sus după ce a trecut.

„Înțelegerea acestui mecanism este știință pură”

Această buclă poate continua la nesfârșit pentru a transporta protoni prin apă. Deși ideea a mai fost sugerată anterior, noul studiu atribuie o structură moleculară diferită care se potrivește mai bine soluției propuse de Grotthuss, potrivit autorilor studiului.

„Dezbaterile cu privire la mecanismul Grotthuss și la natura solvării protonilor în apă s-au încins, deoarece aceasta este una dintre cele mai fundamentale provocări din chimie”, spune chimistul Ehud Pines de la Universitatea Ben-Gurion din Negev din Israel.

Noul studiu este convingător, deoarece combină o abordare teoretică cu experimente fizice făcute posibile de progresele tehnologice recente. Cercetătorii au folosit un experiment de spectroscopie de absorbție cu raze X (XAS) pentru a monitoriza modul în care sarcinile protonice au afectat electronii din atomii de oxigen individuali ai apei.

Așa cum s-a prezis, impactul a fost cel mai mare asupra a trei molecule de apă, deși în proporții diferite asupra fiecărei molecule individuale. Cercetătorii au constatat că grupurile de trei molecule formează lanțuri cu protonul, scrie ScienceAlert.

Descoperirea joacă un rol în multe alte procese chimice

Cercetătorii au încorporat, de asemenea, simulări chimice și calcule la nivel cuantic pentru a determina interacțiunile dintre protoni și moleculele de apă vecine, pe măsură ce protonii se deplasează prin lichid.

„Înțelegerea acestui mecanism este știință pură, împingând limitele cunoștințelor noastre și schimbând una dintre înțelegerile noastre fundamentale ale unuia dintre cele mai importante mecanisme de transport de masă și sarcină din natură”, spune Pines.

Descoperirea joacă un rol în multe alte procese chimice, inclusiv fotosinteza, respirația celulară și transportul de energie în celulele de combustibil pe bază de hidrogen.

Cercetarea a fost publicată în Angewandte Chemie International Edition.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cercetătorii au descoperit că plantele încalcă regulile biochimiei și „iau decizii în secret”

Cât de mult afectează alimentele ultra-procesate sănătatea? Mai multă chimie decât mâncare

Doi profesori de chimie, din SUA, produceau metamfetamină într-un centru ştiinţific al universităţii

Explozie uriaşă de ”vată de zahăr” într-un laborator de chimie

Mihaela Horchidan
Mihaela Horchidan
Mihaela și-a finalizat studiile la Facultatea de Jurnalism și Științele Comunicării din cadrul Universității din București, având experiență în presa online și radio. Curiozitatea, dorința de a afla cât mai multe și pasiunea pentru istorie, ştiinţă şi natură au condus-o către Descopera.ro citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Cum implementează Germania sistemul de reciclare a ambalajelor
Cum implementează Germania sistemul de reciclare a ambalajelor
Arheologii au dezvăluit povestea unui mamut prins în nisipuri mișcătoare
Arheologii au dezvăluit povestea unui mamut prins în nisipuri mișcătoare
Charles Parker Jr., omul care a schimbat cursul istoriei jazzului. „Nu cânta la saxofon, lasă saxofonul să cânte la tine”
Charles Parker Jr., omul care a schimbat cursul istoriei jazzului. „Nu cânta la saxofon, lasă saxofonul să cânte la ...
Edgard Varèse, părintele muzicii electronice. „Toată lumea se naște cu sclipiri de geniu, dar majoritatea oamenilor le păstrează doar câteva minute”
Edgard Varèse, părintele muzicii electronice. „Toată lumea se naște cu sclipiri de geniu, dar majoritatea oamenilor ...
O fosilă veche de 99 de milioane de ani dezvăluie o nouă specie de dinozaur care trăia în vizuini
O fosilă veche de 99 de milioane de ani dezvăluie o nouă specie de dinozaur care trăia în vizuini
Stația Spațială Internațională va trece printr-o călătorie infernală înainte să fie scoasă de pe orbită
Stația Spațială Internațională va trece printr-o călătorie infernală înainte să fie scoasă de pe orbită
Trump i-a promis lui Zelenski că va pune „capăt războiului”
Trump i-a promis lui Zelenski că va pune „capăt războiului”
Ce a făcut cu doar câteva ore înainte bărbatul care a încercat să îl asasineze pe Donald Trump
Ce a făcut cu doar câteva ore înainte bărbatul care a încercat să îl asasineze pe Donald Trump
Clarificări de la Poliția Română: Care este procedura în cazul testărilor pozitive cu aparatul Drager5000
Clarificări de la Poliția Română: Care este procedura în cazul testărilor pozitive cu aparatul Drager5000
Ziua în care a ars una dintre cele şapte minuni ale lumii
Ziua în care a ars una dintre cele şapte minuni ale lumii
A fost confirmat primul focar de pesta micilor rumegătoare din România
A fost confirmat primul focar de pesta micilor rumegătoare din România
Spaniolii fără adăpost din Cordoba au primit supă gazpacho, apă și răcoritoare de la voluntarii Crucii Roșii
Spaniolii fără adăpost din Cordoba au primit supă gazpacho, apă și răcoritoare de la voluntarii Crucii Roșii
Câte medalii au câștigat elevii români la Olimpiada Internațională de Matematică din Marea Britanie?
Câte medalii au câștigat elevii români la Olimpiada Internațională de Matematică din Marea Britanie?
Vizionarea Jocurilor Olimpice poate fi de fapt benefică, arată un studiu
Vizionarea Jocurilor Olimpice poate fi de fapt benefică, arată un studiu
A fost descoperit un hormon care ajută la vindecarea mai rapidă a oaselor
A fost descoperit un hormon care ajută la vindecarea mai rapidă a oaselor
Anglo-saxonii ar fi luptat în războaiele siriene din secolul al VI-lea
Anglo-saxonii ar fi luptat în războaiele siriene din secolul al VI-lea
A fost găsită prima peșteră de pe Lună. Ar putea adăposti o viitoare bază umană?
A fost găsită prima peșteră de pe Lună. Ar putea adăposti o viitoare bază umană?
Cercetătorii au descoperit că găurile negre s-au oprit din creștere
Cercetătorii au descoperit că găurile negre s-au oprit din creștere