Švicarski znanstveniki so prvič v zgodovini lahko vodo razdelili na dve različni tekočini, sestavljeni iz dveh vrst molekul vode. Metodologija tega postopka se odraža v reviji Nature Communications.
»Dokazali smo, da so reakcije, ki vključujejo para vodo, za 25% hitrejše od reakcij z orto vodo, kar je posledica tega, kako spin jedra atomov vodika vpliva na vrtenje celotne molekule. To je zelo pomembno, saj brez popolnega nadzora in razumevanja, kako se molekule obnašajo med reakcijami, ne bomo mogli odkriti mehanizmov, ki urejajo njihov potek, «je dejal Stefan Willitsch z univerze v Baslu (Švica).
Prostorska struktura in nekatere fizikalne lastnosti molekul vode so odvisne od vrtenja atomov vodika. Če je spin obeh atomov enak, takšno molekulo imenujemo para-voda, če sta nasprotna - orto-voda. Natančne razlike med njima še niso znane, toda leta 2002 so ruski fiziki pokazali, da se orto-voda kondenzira slabše kot para-voda.
Zakoni kvantne mehanike prepovedujejo neposredno pretvorbo ene oblike vode v drugo, zato morajo biti v katerem koli kozarcu s tekočino hkrati prisotne ločene skupine para in orto kanalov. Kljub temu so že prvi poskusi pokazali, da jih je nemogoče ločiti, saj nekatere interakcije med molekulami vode, katerih narava še ni jasna, včasih povzročijo, da spremenijo vrtenje atomov vodika.
Willich in njegovi kolegi so to na videz nemogočo težavo lahko prvič rešili tako, da so vodo ohladili na temperaturo blizu absolutne ničle in prisilili molekuli para- in orto-vode, da sta se ločili v dva tabora, ki med seboj nista v stiku.
To je bilo doseženo z pretvorbo vode v nekakšno paro - izredno redko zmes molekul vode in atomov argona, ki se ne strdi niti pri izredno nizkih temperaturah. Po pripravi zadostne količine te mešanice so jo znanstveniki prenesli skozi močan generator elektrostatičnih polj. Razdelil se je v dva ozka toka molekul, od katerih je bil en sestavljen le iz para-vode, drugi pa le iz orto-vode.
Potoki so trčili v oblak drugega plina, sestavljenega iz ionov kalcija in diazenilija - krhke kombinacije dveh atomov dušika in enega atoma vodika. Diazenilij je tudi pri izredno nizkih temperaturah, ki aktivno sodeluje z vodo in ji daje odvečni vodik, postal ena prvih medzvezdnih kemičnih spojin, ki so jih astronomi odkrili v vesolju v zadnjih 50 letih.
Z bombardiranjem tega oblaka in potokov z ultravijoličnimi žarki so znanstveniki lahko izsledili, kako obe obliki vode sodelujeta z diazenilijem in razkrili več zanimivih lastnosti para in orto vode. Tako se je na primer izkazalo, da para-voda vstopa v reakcije z molekulami N2H veliko hitreje in bolj aktivno, kar kaže na pomembne razlike v njihovem "vedenju" in kemijskih interakcijah.
Promocijski video:
Nadaljnji poskusi s "čistimi" različicami vode, bodo znanstveniki upali, pomagali razkriti tudi druge razlike med njimi in razumeti, zakaj se deleži para in orto vode na Zemlji razlikujejo od tistih, izračunanih za druge zvezdne sisteme. Vse to pa se lahko izkaže za ključnega pomena za razkrivanje zgodovine nastanka planeta in izvora življenja.