Solkoll, Wikipedia, licence obrázku public domain
Solkoll, Wikipedia, licence obrázku public domain

Voda: další podivnosti

Ionty H3O+ jsou rychlejší než OH-, co z toho může vyplývat? Zajímavosti o těžké vodě.

Jak víme z učebnic chemie, v čisté vodě se v malé míře vyskytují ionty H3O+ a OH-. Na jejich chování se zaměřila studie vědců z New York University. Oba ionty prý mají rozdílnou pohyblivost, mj. i v důsledku toho, že s neutrálními molekulami vody jiným způsobem tvoří vodíkové vazby.
Zdálo by se, že iont OH- je menší, a bude proto pohyblivější (spíše se „procpe“ mezi dalšími molekulami, než že by se s nimi srážel). Jak dále uvidíme, selský rozum ale tentokrát nemá pravdu.
Počítačové modely prý každopádně ukazují, že mezi oběma ionty prý existují asymetrie, což by se mohlo dát využít i v elektrochemii, např. při generování vodíku. Nejsilněji se tato asymetrie má projevovat ve stavu, který je podivný i z jiných důvodů – při 4 ºC, kdy má voda maximální hustotu. Tehdy se jev podařilo prokázat i experimentálně, sledováním pomocí nukleární magnetické rezonance. Životnost a rychlost na sobě mají záviset negativně, tj. čím rychleji se iont pohybuje, tím má existovat kratší dobu. Výsledek: větší iont H3O+ se pohybuje rychleji a má menší životnost. Jak se zdá, hustotní anomálie a chování iontů spolu souvisí. A to i z toho důvodu, že těžká voda se chová podobně – má svou vlastní hustotní anomálii (maximální hustota při 11 ºC, jinak v průměru o 11 % vyšší hustota než H2O) a při ní také rozdílné chování obou iontů D3O+ a OD-.
Popsaný jev se kromě možného budoucího využití v elektrochemii může již uplatňovat v biologii – např. při reakcích organismů na extrémní chlad, extrémně kyselé prostředí…

Poznámky PH:
Když člověk začne pátrat, zjistí, že kromě H3O+ se v poslední době uvádí v kapalné vodě existence i dalších, těžších kationtů, tedy H3O+ x nH2O – i když vzhledem k vodíkovým můstkům i mezi neutrálními molekulami vody stejně asi ani jindy nemá úplně smysl mluvit o izolovaných molekulách…
Vzato kolem a kolem. Stabilita iontu H3O+ roste v kyselém prostředí, u OH- logicky naopak. Je-li iont H3O+ při 4 ºC méně stabilní než OH-, mohli bychom dokonce dojít k podivnému závěru, že tato voda je zásaditá (i když samozřejmě po zániku iontu H3O+ vznikne zase nový)…?
Ono „využití v elektrochemii“ působí ovšem velmi mlhavě, když čistá voda je stejně skoro nevodivá. Navíc když dáme do vody či jejího roztoku elektrody, stejně nedocílíme toho, aby se pohybovaly jen ionty H3O+, ale bude se to muset vyrovnávat, ne? Souvislost s biologií též vypadá jako dost vágní.
Mimochodem, těžká voda je méně reaktivní, je v ní tedy méně iontů H3O+ a OH- (D3O+ a OD-). Definujeme-li tedy pH podle koncentrace H+, je tedy mírně zásaditá. Ukázal by to lakmusový papírek? (Zdá se to být celé antiintuitivní, je přece „pořád neutrální“.)

PRL, DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.076001
Zdroj: Phys.org, Physical Review Letters a další

Týden na ITBiz: Šéf Amazonu obdivuje pivovary

Stínové IT nejsou zdaleka jen smartphony zaměstnanců. Microsoft dražší než Apple. Kauza Huawei. Robotická automatizace. …

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