Новости химической науки > Поверхность воды имеет кислую природу

Виктория Бух (Victoria Buch) из Еврейского Университета в Иерусалиме и ее соавторы обнаружили, что уровень рН чистой воды падает от значения 7 в глубине жидкости до 4.8 и менее единиц на границе раздела фаз вода/газ.

Исследование может оказаться весьма значимым для различных областей химии. Павел Юнгвирт (Pavel Jungwirth), один из соавторов работы из Академии Наук Республики Чехия отмечает, что поскольку в атмосфере многие из химических процессов протекают на поверхности водных капель в составе облаков, уровень рН поверхности таких капель должен существенно влиять на протекание таких процессов. Другой специалист по свойствам воды, Ричард Сайкалли (Richard Saykally) из Университета Калифорнии в Беркли отмечает, что низкий уровень рН должен влиять на абсорбцию углекислого газа поверхностью мирового океана.

В последнее десятилетие стало ясно, что поверхность воды очень существенно отличается от свойств воды в объеме. Сайкалли и Юнгвирт продемонстрировали, что вблизи поверхности воды концентрация растворенных ионов может быть как меньше, так и больше, но в любом случае – будет отличаться от концентрации ионов в объеме. Вместе с тем, причина накопления ионов гидроксония в месте контакта поверхности воды с воздухом была не совсем понятна.

Грегори Вот (Gregory Voth), химик-теоретик из Университета Юта провели квантово-механические симуляции для того, чтобы выяснить, почему ионы гидроксония предпочитают оккупировать поверхность воды, а нее объем. Возможно следующее объяснение – частица H₂O может образовывать четыре водородные связи? в то время как частица H₃O⁺ образует лишь три. Три атома водорода могут связываться с тремя молекулами воды, в то время как кислород уже неё является хорошим партнером для водородного связывания.

Таким образом, Вот отмечает своеобразную амфифильность иона гидроксония, представляющего «простейшее поверхностно-активное вещество». В соответствии с компьютерными моделями ион H₃O⁺ накапливается на границе раздела воздух/вода таким образом, что атомы водорода ориентированы «вниз», в толщу воды, и образуют водородные связи, а атом кислорода «выглядывает из жидкости».

Источник: Natl. Acad. Sci. 2007, web advanced publish

метки статьи: #аналитическая химия, #физическая химия, #химия поверхности