Vand er mere homogent end forventet

For at forklare de kendte uregelmæssigheder i vand, nogle forskere går ud fra, at vand består af en blanding af to faser, selv under omgivelsesbetingelser. Imidlertid, nye røntgenspektroskopiske analyser på BESSY II, ESRF og Swiss Light Source viser, at dette ikke er tilfældet. Ved stuetemperatur og normalt tryk, vandmolekylerne danner et svingende netværk med et gennemsnit på 1,74 ± 2,1 procent donor- og acceptorbrintbrobindinger pr. molekyle hver, muliggør tetrahedral koordinering mellem nære naboer.

Vand ved omgivende forhold er matrixen for liv og kemi, og opfører sig anomalt i mange af dets egenskaber. Siden Wilhelm Conrad Röntgen, to forskellige separate faser er blevet argumenteret for at sameksistere i flydende vand, konkurrerer med den anden opfattelse af en enfaset væske i et svingende hydrogenbindingsnetværk-den kontinuerlige distributionsmodel. Over tid, Røntgenspektroskopiske metoder er gentagne gange blevet fortolket til støtte for Röntgens postulat.

Et internationalt team af forskere, ledet i deres indsats af prof. A. Föhlisch fra Helmholtz-Zentrum Berlin og universitetet i Potsdam, foretaget kvantitative og højopløselige røntgenspektroskopiske multimetodeundersøgelser og analyser for at imødekomme disse divergerende synspunkter ved lyskilderne BESSY II, European Synchrotron Radiation Facility ESRF og schweizisk lyskilde.

De fastslår, at de røntgenspektroskopiske observerbare kan beskrives fuldstændigt og konsekvent med kontinuerlige fordelingsmodeller af nær-tetraedrisk flydende vand ved omgivelsesbetingelser med 1,74 ± 2,1% doneret og accepteret H-bindinger pr. Molekyle. Ud over, på tværs af hele fasediagrammet over vand, klare sammenhænge til f.eks. anden shell-koordination etableres, og påvirkningen af ​​ultrahurtig dynamik forbundet med røntgenmateriale-interaktion adskilles og kvantificeres.

Kan disse røntgenspektroskopiske konklusioner om vand under omgivelsesbetingelser nu også løse det stærkt debatterede spørgsmål om eksistensen af ​​et andet kritisk punkt i det såkaldte "ingenmandsland" af superkølet vand? Dette postulerede andet kritiske punkt er konceptuelt baseret på udvidelsen af ​​de etablerede amorfe isfaser med lav og høj densitet til påståede flydende faser med lav og høj densitet langs en Widom-linje, hvor det andet kritiske punkt findes som den ekstrapolerede divergens af stabile og afkølet vands termodynamiske respons fungerer omkring -45 ° C ved atmosfærisk tryk.

Fra fysikken i kritiske udsving, det er kendt, at man langt over et kritisk punkt bør se materiens tilstand som homogen. Begyndende og store udsving er tilladt, når man nærmer sig fasegrænsen og det kritiske punkt:Hvor tæt man skal nærme sig det i energi og på hvilken tidsskala for at fornemme divergensen, besvares ikke fuldt ud, men forventninger fra observationer i solid state-fysik er, at du skal være tæt på for at realisere 2-fasede effekter.

Selvom det påståede andet kritiske punkt ved -45 ° C og omgivelsestryk eksisterede, omgivelsesbetingelserne for flydende vand i ligevægt ville på nogen måde være langt væk i temperatur. Dermed, den svingende kontinuerlige fordelingsmodel for nær-tetraedrisk flydende vand ved omgivelsesbetingelser er uafhængig af, om det andet kritiske punkt for vand i den afkølede region eksisterer eller ej.