Sinisiyasat ng mga mananaliksik sa unang pagkakataon kung paano ang dalawang magkaibang anyo ng tubig (ortho- at para-) iba ang kilos kapag sumasailalim sa mga kemikal na reaksyon.
tubig ay isang kemikal na nilalang, isang molekula kung saan ang isang solong oksiheno ang atom ay nakaugnay sa dalawang hydrogen atoms (H2O). tubig umiiral bilang likido, solid (yelo) at gas (mga singaw). Ito ay kabilang sa ilang mga kemikal na hindi naglalaman karbon at maaari pa ring maging likido sa temperatura ng silid (mga 20 degrees). tubig ay nasa lahat ng dako at mahalaga sa buhay. Sa antas ng molekular ito ay kilala na araw-araw tubig ay umiiral sa dalawang magkaibang anyo ngunit ang impormasyong ito ay hindi karaniwang kaalaman. Ang dalawang anyo na ito ng tubig ay tinatawag na isomer at tinutukoy bilang ortho- o para- tubig. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga form na ito ay napaka banayad at ito lamang ang relatibong oryentasyon ng mga nuclear spin ng dalawang atomo ng hydrogen na nakahanay sa magkapareho o magkasalungat na direksyon, kaya ang kanilang mga pangalan. Ang pag-ikot ng mga atomo ng hydrogen ay dahil sa atomic physics kahit na ang phenomenon na ito ay hindi pa ganap na nauunawaan. Ang dalawang anyo na ito ay may magkaparehong pisikal na katangian at ito ay pinaniniwalaan sa ngayon na dapat din silang magkaroon ng magkatulad na katangian ng kemikal.
Sa isang kamakailang pag-aaral na inilathala sa Kalikasan Ang mga komunikasyon, mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Basel, Hamburg ay sa unang pagkakataon ay nag-imbestiga sa pagkakaiba sa kemikal na reaktibiti ng dalawang anyo ng tubig at napatunayan na ang mga ortho- at para-form ay ibang-iba ang reaksyon. Ang chemical reactivity ay nangangahulugan ng paraan o kakayahan kung saan ang isang molekula ay sumasailalim sa isang kemikal na reaksyon. Kasama sa pag-aaral ang paghihiwalay ng tubig sa dalawang isomeric na anyo nito (ortho- at para-) gamit ang isang electrostatic deflector sa pamamagitan ng pagsasama ng mga electric field. Dahil ang parehong isomer na ito ay halos pareho at may magkaparehong pisikal na katangian, ang proseso ng paghihiwalay na ito ay kumplikado at mapaghamong. Ang paghihiwalay ay nakamit ng grupong ito ng mga mananaliksik sa pamamagitan ng paggamit ng isang pamamaraan batay sa mga electric field na binuo nila para sa Free-Electron Laser Science. Ang deflector ay nagpapakilala ng isang electric field sa isang sinag ng atomized na tubig. Dahil may mahalagang pagkakaiba sa nuclear spin sa dalawang isomer, bahagyang nakakaapekto ito sa paraan kung saan nakikipag-ugnayan ang mga atom sa electric field na ito. Samakatuwid, habang ang tubig ay naglalakbay sa pamamagitan ng deflector, nagsisimula itong maghiwalay sa dalawang anyo nito na ortho- at para-.
Ipinakita ng mga mananaliksik na ang para- tubig tumutugon sa humigit-kumulang 25 porsiyentong mas mabilis kaysa sa ortho-water at nakakaakit ito sa a reaksyon mas malakas ang partner. Ito ay tiyak na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaiba sa nuclear spin na nakakaimpluwensya sa pag-ikot ng mga molekula ng tubig. Gayundin, ang electrical field ng para-water ay nakakaakit ng mga ion nang mas mabilis. Ang grupo ay nagsagawa pa ng mga computer simulation ng mga molekula ng tubig upang patunayan ang kanilang mga natuklasan. Ang lahat ng mga eksperimento ay ginawa sa mga molekula sa napakababang mga setting ng temperatura halos -273 degrees Celsius. Ito ay isang mahalagang kadahilanan tulad ng ipinaliwanag ng mga may-akda na sa ganitong mga kondisyon lamang ang mga indibidwal na estado ng quantum at nilalaman ng enerhiya ng mga molekula ay maaaring mahusay na tinukoy at mas mahusay na kontrolado. Na nangangahulugan na ang molekula ng tubig ay nagpapatatag bilang alinman sa dalawang anyo nito at ang kanilang mga pagkakaiba ay nagiging halata at malinaw. Kaya, ang pagsisiyasat sa mga reaksiyong kemikal ay maaaring magbunyag ng mga pinagbabatayan na mekanismo at dinamika na humahantong sa isang mas mahusay na pag-unawa. Gayunpaman, ang praktikal na paggamit ng pag-aaral na ito ay maaaring hindi masyadong mataas sa oras na ito.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Kilaj A et al 2018. Pagmamasid sa iba't ibang reaktibiti ng para at ortho-water patungo sa mga nakulong na diazenylium ions. Nature Communications. 9(1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
