Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mnoho důležitých chemických reakcí a fyzikálních procesů probíhá v místech, kde se molekuly vody stýkají se vzduchem. Například vypařování oceánské vody hraje důležitou roli v atmosférické chemii, a tím i v klimatologii. Podle nové studie jsou molekuly na povrchu slané vody (obecně: na povrchu vodného roztoku iontových sloučenin) uspořádány jinak, než se dosud předpokládalo.
V článku publikovaném v Nature Chemistry to tvrdí vědci z University of Cambridge a Ústavu Maxe Plancka pro výzkum polymerů. K průzkumu rozhraní voda vzduch se tradičně používala technika vibrational sum-frequency generation (VSFG, sledovaly se vibrace vyvolané laserovým zářením). Nyní byla ke studiu různých roztoků elektrolytů použita sofistikovanější varianta, tzv. heterodynně detekovaná (HD) VSFG. Poté autoři studie vyvinuli pokročilé počítačové modely pro simulaci rozhraní v různých scénářích. Výsledky ukázaly, že z rozhraní voda/vzduch se odčerpávají jak kationty, tak i anionty. „Povrch jednoduchých roztoků elektrolytů má jiné rozložení iontů, než se dosud předpokládalo. Iontově obohacený „podpovrch“ určuje, jak je rozhraní uspořádáno: na samém vrcholu je několik vrstev čisté vody, pak vrstva bohatá na ionty a nakonec objemový roztok soli,“ uvádí spoluautor studie Yair Litman z University of Cambridge.
Obdobné metody použité pro studium rozhraní mezi pevnou a kapalnou látkou by mohly mít potenciální využití také v bateriích a technologiích skladování energie.
Kuo-Yang Chiang et al, Surface stratification determines the interfacial water structure of simple electrolyte solutions, Nature Chemistry (2024). DOI: 10.1038/s41557-023-01416-6. www.nature.com/articles/s41557-023-01416-6
Zdroj: University of Cambridge / Phys.org
Poznámky PH: Subjektivně velmi zajímavé mi přijde. A záleží přitom nějak na tom, že vzduch je nepolární? Bude záležet na tom, zda je polární pevný povrch? Jak silné jsou příslušné mikrovrstvy čisté vody a naopak roztoku obohaceného solí těsně pod ní (získávat takto sladkou vodu z mořské by asi nešlo?). A co kdyby se jednalo o roztok vody s méně polární látkou, třeba alkoholem? To by na vrstvě sousedící se vzduchem pak byl přednostně méně polární alkohol?
ona ta vrstvička bude nejspíš příliš tenká, ale nenabízí se i nějaká možnost dát třba na hladinu tenkou látku, zvednout ji, a získat tak po vyždímání ladší vodu?