Sciencemag.cz
Doporučujeme
Superkritická (nadkritická) voda je v podstatě pára, nebo ji můžeme chápat i jako něco mezi kapalnou a plynou fází, „superhustý plyn“. Voda teplejší než 374 °C za vysokého tlaku; nicméně ani tento vysoký tlak již nad příslušnou teplotou vodu nezkapalní. Superkritická voda ovšem funguje jako rozpouštědlo, má sama o sobě oxidační účinky a nejspíš mnohé technologické využití (je „ekologická“ v tom smyslu, že po ní nezůstává odpad; zase ale energeticky náročná). Rozhodně je v tomto případě stále co zkoumat.
Nová studie se soustředila na otázku, zda v superkritické vodě existují nějaké shluky molekul alespoň chvíli držící pohromadě – v případě kapané vody toto zajišťují mj. vodíkové vazby. Vědci z německé Ruhr University (Bochum) pomocí kombinace terahertzové spektroskopie a simulací molekulární dynamiky nyní tvrdí, že možnost existence shluků v superkritické vodě vyvrátili („blíží se tedy více plynu“).
Zatímco jiné spektroskopické metody lze použít ke zkoumání vazby mezi vodíkem a kyslíkem uvnitř molekuly, terahertzová spektroskopie zkoumá vodíkové vazby mezi molekulami – a tak by výzkumníkům umožnila odhalit tvorbu klastrů v superkritické vodě, pokud tam nějaké jsou. Zatímco terahertzová spektra kapalné a plynné vody se značně lišila, ukázalo se, že spektra superkritické vody a plynného stavu vypadala prakticky totožně. To dokazuje, že molekuly vody tvoří v superkritickém stavu stejně málo vodíkových vazeb jako v plynném. Autoři studie dále propočítali procesy v nadkritické vodě pomocí komplexních simulací molekulární dynamiky. Tyto simulace nakonec ukázaly, že dvě molekuly vody v superkritickém stavu zůstávají blízko sebe jen krátkou dobu, než se oddělí – o dva řády rychleji než v kapalné vodě.
Superkritická voda se na Zemi vyskytuje i přirozeně, například u hlubokomořských vývěrů.
Katja Mauelshagen et al, Random encounters dominate water-water interactions at supercritical conditions, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adp8614
Zdroj: Ruhr-Universitaet-Bochum / Phys.org
