Pixabay License. Volné pro komerční užití

Jak to, že se kapičky oleje někdy smísí s vodou?

Chemici objevili nepravé vodíkové vazby.

Za určitých okolností se olej může ve vodě rozptýlit v podobě malých kapiček, a to bez potřeby emulgátorů (obecně: dalších stabilizujících molekul). Výsledný stav je navíc celkem stabilní. Toto podivné chování chemiky dlouho trápilo, protože pro něj neexistovalo žádné všeobecně přijímané vysvětlení. Tým vědců z EPFL a ICTP tuto otázku studoval pomocí nové optické technologie a objevil mechanismus, díky němuž tyto dvě neutrální a jinak nemísitelné sloučeniny mohou vytvářet emulze (poznámka PH: nebo tomu lépe říkat koloidní roztok? viz dále, 1 mikrometr rozpuštěné částice je tak horní hranice koloidních roztoků). Odpověď má spočívat v rozložení elektrického náboje na rozhraní.
Jen tak se olej a voda smíchat nedají, nicméně, jak je známo už asi 100 let, pokud se dodá energie pomocí ultrazvuku, pak se i v čisté vodě vytvoří kapičky oleje o velikosti menší než 1 mikrometr, které existují i několik týdnů nebo měsíců. A to i přesto, že v důsledku odpuzování obou povrchů by kapičky měly být tlačeny k tomu, aby se ihned spojovaly do větších útvarů. Zajímavé je, že při umístění do elektrického pole se tyto kapičky pohybují směrem ke kladné elektrodě. Smícháním neutrálního oleje a neutrální vody tak vznikají záporně nabité kapičky oleje. Dosud ale nebylo jasné, kde se jejich záporný náboj bere.
Tým vědců z EPFL (vedoucí Sylvia Roke) a Trieste International Center of Theoretical Physics (ICTP, vedoucí Ali Hassanali) nyní nalezl zdroj záporného náboje pomocí studia molekulární struktury kapiček na rozhraní oleje a vody. Podle výsledků publikovaných v Science stojí za celým jevem nepravé (improper) vodíkové vazby, kdy se molekuly vody při kontaktu s kapičkou oleje na ni vážou, jako by šlo o kyslík jiné molekuly vody – takže na kapičce vzniká částečný záporný náboj.
Tato vazba je oproti klasickým vodíkovým můstkům mnohem slabší, i tak ale dokáže kapičku dlouhodobě stabilizovat, protože ji obklopuje velké množství malých molekul vody.
Pomocí speciálních optických analytických technik („Dva ultrakrátké laserové pulzy se překrývaly na směsi kapiček oleje a vody. Při tomto postupu se generují nové fotony, které se rozptylují z rozhraní kapek…“ a z jejich vlastností pak lze odvodit strukturu a vazby na rozhraní olej a vody, uvádí průvodní tisková zpráva.) autoři došli k závěru, že rozhraní mezi olejem a vodou je podobné tomu, jaké známe i z biologických membrán nebo z procesů při skládání proteinů. Nakonec právě rozhraní hydrofilních a hydrofobních látek je klíčové v celé biologii/biochemii.

Saranya Pullanchery et al, Charge transfer across C–H⋅⋅⋅O hydrogen bonds stabilizes oil droplets in water, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abj3007
Zdroj: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne / Phys.org

Grafenový sendvič otevírá cestu k nové třídě sloučenin

Z množství známých molekul se ve formě 2D vrstev prozatím daří připravit jen malou část. …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close