Sciencemag.cz
Doporučujeme
Další kolo sporu…
V roce 2019 došli vědci ze Stanfordovy univerzity k závěru, že peroxid vodíku se spontánně tvoří v mikroskopických kapičkách obyčejné vody. Běžná voda je tedy ve skutečnosti roztokem peroxidu, jehož je zde sice malé, ale měřitelné množství. Jev může mít i praktický význam vzhledem k tomu, že peroxid např. funguje jako dezinfekce nebo se používá jako čisticí prostředek.
Později však bylo celé tvrzení zpochybněno, respektive názory na probíhající reakce a kauzality se liší.
Viz také: V mikrokapičkách vody vzniká samovolně peroxid
Tak jak? Vzniká na kapičkách vody peroxid, nebo ne?
Podle nové studie vše funguje tak, že když rozprašované mikrokapičky vody narazí na pevný povrch, dochází k tzv. kontaktní elektrifikaci. Elektrický náboj přeskočí mezi oběma materiály, kapalinou a pevnou látkou, a vytvoří různé nestabilní radikály obsahující kyslík. Dva hydroxylové radikály se pak mohou spojit a vytvořit peroxid vodíku – v nepatrné, ale detekovatelné koncentraci.
K tomuto procesu dochází ve vlhkém prostředí, když se voda dotýká částic půdy i jemných částic v atmosféře. Peroxid (nebo jiné reaktivní sloučeniny) může tedy vznikat všude tam, kde se přirozeně tvoří mikrokapičky, včetně mlh, smogu/aerosolů a dešťových kapek. Hlavní autor studie Richard Zare ze Stanfordu tvrdí, že se navíc jedná o univerzální jev na rozhraní vody a pevné látky. Studie byla provedena ve spolupráci s vědci z čínských Jianghan University a Wuhan University a také s Čínskou akademií věd.
Pro účely studie vědci sestrojili skleněnou aparaturu s mikroskopickými kanálky, do nichž bylo možné pod tlakem vstřikovat vodu. Kanálky tvořily vzduchotěsnou hranici mezi vodou a pevnou látkou. Ve vodě bylo rozpuštěno fluorescenční barvivo, které v přítomnosti peroxidu vodíku svítí. Experiment prokázal přítomnost peroxidu ve skleněném mikrofluidním kanálu, nikoli však v objemovém vzorku vody, který rovněž obsahoval barvivo. Další pokusy upřesnily, že peroxid vodíku se rychle, během několika sekund, vytvářel na hranici mezi vodou a pevnou látkou.
Pro zjištění, zda dodatečný atom kyslíku v peroxidu vodíku (H2O2) pochází z reakce se sklem nebo ze samotné vody, vědci do výstelky některých kanálků přidali izotop kyslíku 18O. Porovnání směsi vody a peroxidu vodíku po reakci z upravených a neupravených kanálků ukázalo, že v prvním z nich je signál 18O. Z toho vyplývá, že zdrojem kyslíku v hydroxylových radikálech a nakonec i v peroxidu vodíku je pevná látka, nikoliv samotná voda.
Jiné studie provedené v posledních 3 letech vedly k závěru, že peroxid vodíku vzniká především chemickou interakcí s plynným ozonem a tzv. kavitací, kdy se ve zrychleně proudících kapalinách tvoří v oblastech s nízkým tlakem bublinky páry. Autoři nové studie souhlasí, že při obou těchto procesech také jednoznačně vzniká peroxid vodíku, a to v relativně větším množství. Naproti tomu vznik peroxidu při kontaktu mikrokapiček s pevnými povrchy je ale univerzálnější.
Samovolně vznikající peroxid by mohl představovat i jeden z faktorů, který je odpovědný za sezónnost různých infekcí. Proč infekcí přibývá v zimě, respektive naopak ubývá v létě? Samozřejmě různá vysvětlení už máme, nově navržený mechanismus ovšem praví: v létě je vyšší relativní vlhkost vzduchu v místnostech, která souvisí s vyšší vlhkostí teplého vzduchu venku. To pravděpodobně zvyšuje účinek reaktivních forem kyslíku v kapičkách, které mají dostatek času na zabití virů. Naproti tomu v zimě, kdy je vzduch v budovách ohřátý a jeho vlhkost snížená, se kapky odpaří dříve, než reaktivní formy kyslíku mohou ve větší míře působit jako dezinfekční prostředek. Pokud se tyto souvislosti potvrdí, mohlo by pouhé přidání zvlhčovačů vzduchu do systémů vytápění, větrání a chlazení snížit přenos některých nemocí.
Bolei Chen et al, Water–solid contact electrification causes hydrogen peroxide production from hydroxyl radical recombination in sprayed microdroplets, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209056119
Zdroj: Stanford University / Phys.org
Poznámka PH:
Ad pevná látka jako zdroj kyslíku: to zní hodně divně, že by voda dokázala nějak „vyštípnout“ kyslík ze skla (stabilní SiO2), ne? Téměř jistě je tomu jinak.
To celé vysvětlení sezónnosti infekcí peroxidem také působí trochu přitažené za vlasy (respektive jev dokážeme dobře vysvětlit i bez toho).
Zdroj článku ( nemám zamčenou část článku)
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209056119
píše :“Účast hydroxylových skupin na tvorbě H 2 O 2 je potvrzena hmotnostní spektrometrickou detekcí 18 O v produktu reakce mezi 4-karboxyfenylboronovou kyselinou a 18 O-značeným H2 O 2 vyplývající z 18 O 2 plazmové úpravy povrchu…
Naše pozorování ukazují, že spontánní tvorba H 2 O 2 je univerzální na povrchu půdy a jemných atmosférických částic ve vlhkém prostředí.“
Potvrdilo se, že H2O2 vzniká z hydroxylů -OH.
Ne, že se kyslík uvolní ze skla. Ze skla se snad uvolní ( -OH ?) až z plazmové úpravy povrchu kyslíkem 18O.
Nehledě na to, že H2O2 vzniká i na vlhké půdě bez skla.
Rozuměl bych tomu, že mikrokapička se na povrchu pevné látky zplacatí, dostane víc světla podporujícího vznik radikálů -OH z vody, tyto nabité radikály se elektrostatickou silou zpomalí na povrchu pevné látky a snáze se srazí za vzniku H2O2.