Рідина і газ одночасно: вчені розкрили секрет надкритичного стану води

Учені змогли з'ясувати точну структуру надкритичної води. У такому стані, який виникає при високій температурі і тиску, вода перебуває одночасно в рідкому і газоподібному вигляді. Згідно з однією з теорій, у такому стані молекули води створюють скупчення, всередині яких вони потім з'єднуються водневими зв'язками. Але вчені спростували цю теорію. Дослідження опубліковано в журналі Science Advances, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нагадуємо, що нещодавно вчені з'ясували, що вода може перебувати у двох абсолютно різних станах рідини, як уже писав Фокус. Тепер же автори іншого дослідження розкрили секрет надкритичної води.

Воду в стані надкритичної рідини можна зустріти в деяких гідротермальних джерелах на дні океанів і морів. Для того, щоб вода увійшла в стан надкритичної рідини, необхідно, щоб тиск був не нижчим за 221 бар, а температура — плюс 374 градуси Цельсія.

Унікальні властивості надкритичної води становлять великий інтерес для вчених, адже її можна використовувати як екологічно чистий розчинник. Тому важливо точно розуміти структуру надкритичної води, кажуть учені.

Для цього дослідники використовували терагерцову спектроскопію, щоб з'ясувати, які процеси відбуваються у воді в такому стані. Такий метод спектроскопії дав змогу вивчити водневі зв'язки між молекулами води, що своєю чергою дало змогу з'ясувати, чи утворюються молекулярні скупчення в стані надкритичної рідини.

У результаті тривалих експериментів вченим вдалося отримати важливі дані, коли вода готувалася увійти в стан надкритичної рідини і коли вже перебувала в ньому. Якщо спектри рідкої та газоподібної води сильно різнилися, то спектри надкритичної води і газоподібного стану виглядали практично однаково. Таким чином вчені довели, що молекули води утворюють у надкритичному стані стільки ж водневих зв'язків, скільки і в газоподібному стані. А це означає, що в надкритичній воді немає молекулярних скупчень.

Вчені також використовували моделювання молекулярної динаміки, щоб виявити процеси, що відбуваються в надкритичній воді. Дані моделювання показали ті самі результати, що й експерименти.

Вчені з'ясували, що дві молекули води в надкритичному стані залишаються близько одна до одної лише протягом короткого часу, перш ніж розійтися. Таким чином автори дослідження отримали детальну молекулярну картину структурної динаміки води в надкритичному стані, що можна використовувати в подальших дослідженнях властивостей води.

Як уже писав Фокус, вчені дійшли висновку, що під поверхнею Марса знаходиться так багато рідкої води, що її вистачило б для створення океану планетарного масштабу.

Також Фокус писав про те, що, згідно з ще одним дослідженням, смертельне випромінювання чорної діри допомагає процвітанню життя. Вчені з'ясували, що за певних умов, випромінювання, що випускається чорною дірою, може сприяти подальшому розвитку життя на планетах.