 Во всех живых организмах рН воды - кислый, щелочной или нейтральный - имеет огромное влияние. Часто вода становится кислой из-за контакта с газообразным диоксидом углерода атмосфере. Когда углекислый газ растворяется в воде, он образует угольную кислоту. Ученые охарактеризовали структуру диоксида углерода в воде. Они обнаружили, что растворенные связи углекислого газа являются очень слабыми в окружающей воде, но при этом создают цилиндрическую полость в жидкости.
Взаимодействие углекислого газа и воды является одной из наиболее важных реакций во всей науке, при условии, что она объясняет естественную кислотность воды и все сопутствующие реакции. Определение структуры растворенного углекислого газа обеспечивает отправную точку для всех исследований, что попытки решить эту все важные реакции.
Вода является жизненно важной для всех живых организмов; получение лучшего понимания химии воды является одной из наиболее важных научных целей. Одним из качеств воды, имеющим большой эффект на живые организмы, является кислотность, или рН. Углекислота играет центральную роль в кислотности водных система потому что это наиболее распространенным источник окружающих протонов. Когда углекислый газ растворяется в воде, он образует угольную кислоту, которая имеет очень короткое время жизни - обычно около 30 пикосекунд - до ее диссоциации в протоны и бикарбонатные ионы. Чтобы понять, как происходит эта реакция, важно полностью характеризовать каждый из видов, участвующих в реакции, в том числе водный диоксид углерода и водную угольную кислоту. Ранее исследователи Национальной лаборатории Лоренса Беркли и Университета Калифорнии в Беркли определили структуру сольватированной углекислоты.
После этого открытия, они нацелились на структуру самой сольватированной двуокиси углерода, с той целью, чтобы охарактеризовать как «начало», так и «окончание» реакции. Для достижения этого открытия, была использована уникальная система микроструйного инжектора жидкости для поглощения рентгеновских лучей на дополнительный источник света. Полученный спектр затем сочетался с молекулярной динамикой моделирования и теоретическими расчетами. Объединение этих методов позволило полностью охарактеризовать структуру, в которой растворенная двуокись углерода становится гидрофобной, образуя только очень слабые водородные связи с окружающими молекулами воды. Результатом таких взаимодействий является формирование цилиндрической полости в жидкой воде, создавая условия для последующего химии переноса протона.
Результаты этого исследования будут служить в качестве основы для будущих исследований в этой важнейшей химической реакции.
|
