Vand, vand - de to typer flydende vand

Der er to typer flydende vand, ifølge forskning udført af et internationalt videnskabeligt samarbejde. Denne nye ejendommelighed føjer til den voksende liste over mærkelige fænomener i, hvad vi forestiller os er et simpelt stof. Opdagelsen kan have implikationer for fremstilling og brug af nanopartikler såvel som for at forstå, hvordan proteiner foldes ind i deres arbejdsform i kroppen eller fejlfolder for at forårsage sygdomme som Alzheimers eller CJD.

At skrive i det internationale Journal of Nanotechnology , Oxford Universitys Laura Maestro og hendes kolleger i Italien, Mexico, Spanien og USA, forklare, hvordan vands fysiske og kemiske egenskaber er blevet undersøgt i mere end et århundrede og afsløret en mærkelig adfærd, der ikke er set i andre stoffer. For eksempel, når vandet fryser udvider det sig. Derimod næsten alle andre kendte stoffer trækker sig sammen, når det afkøles. Vand findes også som fast stof, væske og gas inden for et meget lille temperaturområde (100 grader Celsius), hvorimod smelte- og kogepunkterne for de fleste andre forbindelser spænder over et meget større område.

Mange af vands bizarre egenskaber skyldes molekylets evne til at danne kortvarige forbindelser med hinanden kendt som hydrogenbindinger. Der er en resterende positiv ladning på brintatomerne i det V-formede vandmolekyle, hvoraf den ene eller begge kan danne sådanne bindinger med de negative elektroner på oxygenatomet ved punktet af V. Dette gør flygtige netværk i vand mulige, der er fryses på plads, når væsken størkner. Disse bindinger er så kortvarige, at de ikke giver væsken nogen struktur eller hukommelse, selvfølgelig.

Holdet har set nærmere på flere fysiske egenskaber ved vand som dets dielektriske konstant (hvor godt et elektrisk felt kan gennemtrænge et stof) eller proton-spin-gitterafslapning (processen, hvorved de magnetiske momenter af brintatomerne i vand kan miste energi efter at have været begejstret til et højere niveau). De har fundet ud af, at disse fænomener ser ud til at vende mellem to særlige karakterer ved omkring 50 grader Celsius, giv eller tag 10 grader, altså fra 40 til 60 grader Celsius. Effekten er, at termisk udvidelse, lydhastighed og andre fænomener skifter mellem to forskellige tilstande ved denne overgangstemperatur.

Disse to tilstande kan have vigtige implikationer for at studere og bruge nanopartikler, hvor karakteren af ​​vand på molekyleniveau bliver vigtig for sådanne partiklers termiske og optiske egenskaber. Guld og sølv nanopartikler bruges i nanomedicin til diagnostik og som antibakterielle midler, for eksempel. I øvrigt, de foreløbige resultater tyder på, at strukturen af ​​flydende vand i høj grad kan påvirke stabiliteten af ​​proteiner, og hvordan de denatureres ved overgangstemperaturen, hvilket meget vel kan have betydning for forståelsen af ​​proteinforarbejdning i fødevareindustrien, men også for forståelsen af, hvordan sygdom opstår, når proteiner folder forkert.