Ученый решил 200-летнюю проблему физической химии. На это у него ушло 17 лет...
Механизм движения иона водорода в воде очень важен для понимания процессов в жидкостях. Но до сих пор наука основывалась на неправильной его интерпретации.
Вопрос, на который ответил профессор Эхуд Пайнс, заключается в том, как протон движется сквозь воду. В 1806 году Теодор Гроттусс предложил свою теорию, которая стала известна как механизм Гроттусса. На протяжении многих лет другие ученые пытались обновить эту теорию, понимая, что, строго говоря, Гроттусс был неправ. Однако все их усилия оказались тщетны и мы до сих пор используем механизм Гроттусса для описания движения протона.
Новое решение
Проф. Эхуд Пайнс предположил, основываясь на своих экспериментальных исследованиях в Университете Бен-Гуриона в Негеве, что протон движется через воду в цепочках из трех молекул воды. Протонные поезда «строят рельсы» под собой для того, чтобы двигаться. Они разбирают рельсы позади себя и перестраивают их вперед, чтобы продолжать движение. Это бесконечный цикл исчезающих и вновь появляющихся структур.
Подобные идеи были выдвинуты рядом ученых в прошлом, однако, по словам профессора Пайнса, молекулярная структура гидратированного протона в них была неправильной. А ведь именно она благодаря своим уникальным тримерным структурным свойствам позволяет усиливать механизм Гроттусса.
В эксперименте по поглощению рентгеновского излучения (XAS) ученые измерили влияние заряда протона на структуру внутренних электронов одиночных атомов кислорода в воде. Как и предсказывал проф. Пайнс, в результате было обнаружено, что присутствие протона в наибольшей степени влияет на три молекулы воды, но на каждую в разной степени, образуя в итоге протонированные цепочки из 3 молекул воды или «поезда».