Sciencemag.cz
Doporučujeme
(H3O+·OH) a (H2O·OH2)+, kationty dimerů vody spojené slabými vazbami. No, tohle se tedy v anorganické (včetně vysokoškolské) chemii učil asi málokdo z nás…
Chemikům z japonského centra RIKEN se podařilo izolovat nepolapitelnou strukturu zahrnující dvě molekuly vody, která byla předpovězena, ale nikdy dosud nebyla pozorována.
Foton může vyrazit z molekuly vody elektron a vzniklý kationt H2O+ pak spouští kaskádu reakcí s dalšími molekulami vody. Z výpočtů plyne, že po ionizaci molekuly vody se rychle vytvoří dva izomery dimerů volně spojených slabou vazbou. Jeden izomer (H3O+·OH)+ byl již pozorován a vzniká při přenosu protonu z jedné molekuly vody na druhou. (Poznámka: jde o obdobu klasické disociace vody. Ona tečka ve vzorečku má vyjadřovat právě slabou vazbu – převzato z originální tiskové zprávy). Druhý izomer má strukturu (H2O·OH2)+, ale nikdy nebyl izolován ani potvrzen spektroskopickými měřeními. Výpočty naznačují, že má vyšší energii než dimer s přenosem protonu.
Susumu Kuma z RIKENu s kolegy nyní izolovali oba vodní dimery tím, že je uvěznili v malých kapkách chladného helia. K určení jejich struktury pak použili infračervenou spektroskopii (klíčové má být, že, jak se ověřilo, okolní helium signatury prakticky neovlivňuje).
Molekuly vody v kapičkách helia se rychle ochlazovaly, jak se atomy helia vypařovaly z povrchu kapičky. Tímto procesem se podařilo připravit i dosud nepotvrzený metastabilní izomer, a to díky jeho velmi rychlé stabilizaci v ledových kapičkách.
„Plánujeme rozšířit velikost vodných komplexních kationtů v kapičkách helia,“ uvádí S. Kuma. „Očekáváme, že ve spektrech najdeme dosud nepozorované, ale důležité chemické struktury.“
Popsaný objev nemá být jen hříčkou a kuriozitou, mohl mít (prý) význam pro celou řadu oblastí, od astrochemie až po korozi kovů.
Arisa Iguchi et al, Isolation and Infrared Spectroscopic Characterization of Hemibonded Water Dimer Cation in Superfluid Helium Nanodroplets, The Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c02150
Zdroj: RIKEN / Phys.org
Credit: Adapted from The Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c02150, CC BY 4.0
