Bilim İnsanları İlk Olarak Suyun Ekstra Protonları Nasıl Depoladığını Görüyor



Bilim İnsanları İlk Olarak Suyun Ekstra Protonları Nasıl Depoladığını Görüyor

Verimli hidrojen enerjisi teknolojisini (elektroliz yoluyla hidrojen üretmekten yeni nesil kimyasal yakıt hücrelerine kadar) gerçeğe dönüştürmek için bilim adamlarının tek tek hidrojen atomlarının suda nasıl hareket ettiğini tam olarak bilmesi gerekir.

Nötr bir su molekülü, tek bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomu içerir; tüm yapı, moleküle bir mıknatıs gibi kısmen pozitif ve kısmen negatif bir taraf vermek üzere bükülür. Bir bardak suyu yakınlaştırabilseydiniz, elektronlarını (başka bir deyişle, sadece protonları) kaybetmiş bazı aşırı bireysel hidrojen atomlarıyla birlikte bu tür trilyonlarca molekülü görürdünüz. 200 yıl boyunca araştırmacılar, bu protonların bir su molekülünden diğerine en yakın moleküle bağlanarak ve zaten orada bağlanmış olan protonlardan birini harekete geçirerek atladığını teorileştirdiler. Bu proton daha sonra bir sonraki komşu ile bağlanır. Şimdi Pekin’deki bilim adamlarından oluşan bir ekip, bu tür parçacıkları ilk kez mikroskop altında görüntüledi ve bu sıçramaların nasıl gerçekleştiğini aydınlatmaya yardımcı oldu.

Modeller, bu sürecin en sık iki şekilde gerçekleştiğini tahmin etti. Birinde, bir proton doğrudan tek bir su molekülüne bağlanarak onu nötr bir molekülden pozitif bir iyona dönüştürür. Çevreleyen üç nötr su molekülü, kısmen negatif tarafları bu yükü stabilize edecek şekilde yönlendirilir. Diğer seçenekte, ekstra proton, iki nötr su molekülünün negatif uçları arasında oturur, böylece her biri pozitif yükün yükünü paylaşır.

Araştırmacılar bu yönelimleri, özel bir iğnenin nanoskopik noktasını bir yüzeydeki tümseklerin üzerinden izleyerek görüntüler oluşturan bir teknik olan atomik kuvvet mikroskobu aracılığıyla doğrulayabildiler. Pekin Normal Üniversitesi’nden bir kimyager olan Jing Guo ve meslektaşları, bu enstrümantasyonu kullanarak, bir metal parçası üzerinde donmuş molekül derinliğinde bir su ağı görüntülediler ve fazladan protonların bu ağı nasıl değiştirdiğini ortaya çıkardılar. Çalışmaları yayınlandı içinde Bilim.

İki su konfigürasyonu arasında ayrım yapmak için inanılmaz derecede hassas ölçümler gerekiyordu. Guo, “Hidrojen bağı boyunca protonların konumu yalnızca yaklaşık 20 pikometre farklıydı” diyor – bir hidrojen atomunun uzunluğunun yarısından daha az. “Uzun mücadelelerden sonra altta yatan resimleri çözeceğimiz için çok ama çok heyecanlıyız.”

Ekip, bu iki konfigürasyonun, suyun ne tür bir metale donduğuna bağlı olarak farklı frekanslarda ve oranlarda meydana geldiğini buldu. Ayrıca, suyu farklı kurulumlar arasında takla atmaya zorlamak için elektrik kullandılar. “Yapabilmeleri çok şaşırtıcı [directly] Almanya’daki Paderborn Üniversitesi’nde teorik bir kimyager olan ve bu çalışmaya dahil olmayan Thomas Kuhn, bu şeyleri gözlemleyin” diyor. “Arkasındaki mekanizmaları incelemek için kapıyı açar. [hydrogen generation],” diyor. “Ve belki bundan iyi şeyler çıkar.”



Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/in-a-first-scientists-see-how-water-stores-extra-protons/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir