Zaskoczenie! Cząsteczki słonej wody zachowują się w przedziwny sposób

Kiedy czytamy o tym, że jakiś rodzaj gwiazd we wszechświecie zachowuje się inaczej niż w sposób przewidziany przez przyjęte przez naukowców modele astrofizyczne, nie budzi to w nas żadnego zaskoczenia. Jakby nie patrzeć, nawet najbliższe gwiazdy są odległe od nas o biliony kilometrów, a my nie dość, że widzimy je tylko jako pojedyncze punkty świetlne na niebie, to staramy się rozpracować, co się dzieje w ich wnętrzu. Siłą rzeczy pomyłki tutaj będą codziennością. Zupełnie inaczej sprawa się ma, gdy okazuje się, że cząsteczki słonej wody zachowują się inaczej, niż zakładali to chemicy.
Zaskoczenie! Cząsteczki słonej wody zachowują się w przedziwny sposób

Tymczasem najnowsze badania wskazują wyraźnie, że naładowane cząsteczki, takie jak jony elektrolitów nie spieszą się do tego, aby znaleźć się na granicy między słoną wodą a powietrzem. Wszystko bowiem wskazuje, że na granicy jest ich znacznie mniej niż w objętości całej cieczy. Mało tego, szczegółowe analizy wykazały, że na głębokości rzędu kilku średnic cząsteczki znajduje się warstwa wzbogacająca w jony. To niecodzienne odkrycie, bowiem dotychczasowe przekonanie, że to właśnie jony tworzą granicę między objętością słonej wody a otoczeniem, było na tyle silne, że opisywano je nawet w podręcznikach.

Dlaczego jednak w ogóle ten temat jest interesujący? Kiedy szukamy jakiegokolwiek życia, co do zasady powinniśmy spoglądać na granicę między dwoma ośrodkami, czy też między dwoma ekosystemami. Można powiedzieć, że najbogatszą obfitość życia możemy spotkać zawsze na granicy, czy to między lasem a łąką, czy też właśnie między wodą a lądem. Nic zatem dziwnego w tym, że powinniśmy uważnie przyglądać się temu, co się dzieje na styku tych dwóch ośrodków. Problem jednak w tym, że co innego dzieje się w makroskali, a co innego w najmniejszej skali. Naukowcy od dawna przyznają, że nasza wiedza o styku dwóch ośrodków w małej skali jest wciąż niewystarczająca. Dzięki jednak rozwojowi techniki możemy się coraz dokładniej przyglądać tym miejscom. Jak widać, zaskoczeń tam nie brakuje.

Czytaj także: Superoceany są ukryte we wnętrzu Ziemi. W tym źródle wody raczej się nie wykąpiemy

W słonej wodzie powstają naładowane cząstki. Oznacza to, że mamy w niej zarówno dodatnio naładowane kationy, jak i ujemnie naładowane aniony. Dotychczas uważano, że jony zdążają ku powierzchni, gdzie tworzą swoistą warstwę graniczną między wodą a powietrzem. To tam ładunki miałyby się aktywnie znosić i kierować cząsteczki wody w określonym kierunku. Okazuje się jednak, że jest inaczej. Naukowcy z Instytutu Badań nad Polimerami im. Maxa Plancka oraz z Uniwersytetu w Cambridge dowodzą w swojej najnowszej pracy, że powierzchnia prostego roztworu elektrolitów wygląda inaczej. Na samym wierzchu znajduje się kilka warstw czystej wody, pod nimi znajduje się warstwa wzbogacona w jony, a dopiero potem pojawia się właściwa objętość wody. Mało tego, okazało się bowiem, że jony znajdujące się w podpowierzchniowej warstwie wcale nie kierują cząsteczek wody w jednym określonym kierunku, bowiem odpychają ją w obu kierunkach, ku powierzchni i ku większym głębokościom.

Czytaj także: Dziwaczny plan bogaczy czy ostateczny ratunek dla ludzkości? Chcą dawać im wodę z lodowców

Cały błąd polegał na tym, że wcześniej prowadzone eksperymenty badały styk wody i powietrza za pomocą laserów, których zadaniem było badanie wibracji cząsteczek znajdujących się na powierzchni. Dodanie soli do wody powodowało zmianę intensywności wibracji na określonych długościach fal. Wniosek nasuwał się sam — na powierzchni wody gromadzą się jony. Dopiero teraz jednak, dzięki nowym instrumentom badawczym udało się dokładnie przyjrzeć temu, co się dzieje precyzyjnie na styku tych dwóch ośrodków.

Badacze wskazują, że nowa wiedza może się przydać także w rozwoju nowych technologii. Jakby nie patrzeć, dokładnie te same metody stosuje się do badania interakcji zachodzących na styku cieczy i ciał stałych. Wiedza ta może przyczynić się do postępu w rozwoju akumulatorów i magazynów energii.