Un equipo de investigación internacional ha obtenido nuevos conocimientos sobre cómo interactúan las moléculas de agua. Por primera vez, los investigadores pudieron observar completamente todos los movimientos entre las moléculas de agua, conocidos como vibraciones intermoleculares. Un cierto movimiento de moléculas de agua individuales contraentre sí, llamadas rotaciones obstaculizadas, es particularmente importante. Entre otras cosas, los hallazgos ayudan a determinar mejor el paisaje de energía intermolecular entre las moléculas de agua y, por lo tanto, a comprender mejor las propiedades extrañas del agua.
El equipo dirigido por la profesora Martina Havenith de la Ruhr-Universität Bochum y el profesor Joel Bowman de la Universidad Emory en Atlanta, junto con colegas de la Universidad Radboud en Nijmegen y la Universidad de Montpellier, describen el trabajo en la revista Edición internacional Angewandte Chemie el 27 de julio de 2019.
Interacciones desconocidas
El agua es el disolvente más importante en química y biología y posee una serie de propiedades extrañas, por ejemplo, alcanza su mayor densidad a cuatro grados centígrados. Esto se debe a las interacciones especiales entre las moléculas de agua ". Describiendo estas interaccionesha planteado un desafío para la investigación durante décadas ", dice Martina Havenith, directora de la Cátedra de Química Física II con sede en Bochum y portavoz del Clúster de Excelencia Ruhr Explores Solvation Resolv.
Experimentos a temperaturas extremadamente bajas
El equipo investigó la interacción más simple concebible, concretamente entre dos moléculas de agua individuales, utilizando la espectroscopía de terahercios. Los investigadores envían pulsos cortos de radiación en el rango de terahercios a través de la muestra, que absorbe parte de la radiación. El patrón de absorción revela información sobrelas atractivas interacciones entre las moléculas. Se necesitaba un láser con un brillo especialmente alto, como está disponible en Nijmegen, para los experimentos. Los investigadores analizaron las moléculas de agua a temperaturas extremadamente bajas. Para hacer esto, almacenaron sucesivamente moléculas de agua individuales en un pequeñogotita de helio superfluido, que es tan frío como 0.4 Kelvin. Las gotitas funcionan como una aspiradora que captura moléculas de agua individuales. Debido a la baja temperatura, se produce un enlace estable entre dos moléculas de agua, que no sería estable a temperatura ambiente.
Esta configuración experimental permitió al grupo registrar un espectro de las rotaciones impedidas de dos moléculas de agua por primera vez. "Las moléculas de agua se mueven constantemente", explica Martina Havenith. "Giran, se abren y se cierran". Sin embargo, un aguala molécula que tiene una segunda molécula de agua en su vecindad no puede rotar libremente, es por eso que se conoce como rotación obstaculizada.
Un mapa de energía multidimensional
La interacción de las moléculas de agua también se puede representar en forma de lo que se conoce como potencial hídrico. "Este es un tipo de mapa multidimensional que observa cómo cambia la energía de las moléculas de agua cuando cambian las distancias o ángulos entre las moléculas", explica Martina Havenith. Todas las propiedades, como la densidad, la conductividad o la temperatura de evaporación, pueden derivarse del potencial hídrico." Nuestras mediciones ahora permiten la mejor prueba posible de todos los potenciales desarrollados hasta la fecha ", resume el investigador.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Original escrito por Julia Weiler; traducido por Lund Languages. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :