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神奇的水:四面体和非四面体结构并存

2020-2-11 环球解密

生命的重要元素——水,和其它液体相比有着很多奇特的特性。东京大学近期发表在《美国化学学会》(ACS)会刊上的一份研究发现了水的又一个奇异的特性:液态水中,水分子组成的四面体和非四面体两种结构并存。

一般的液体温度越低密度越大,可是水在4摄氏度的时候却达到最大值,结冰以后密度反而变小,因此冰块总是浮在水面上。而且水的表面张力很大,仅次于液态金属汞。其熔点和沸点都很高,大量物质都能溶解在其中,这些都很奇特。

2018年一项由英国和日本科学家合作的研究认为,水的这些奇异的特性,可能和水分子以氢键结合成四面体的结构相关。可是,关于水分子是不是仅以四面体结构存在科学家还存在争议。

东京大学的研究者发明了一种实验方法解答了这个问题。他们用X射线扫描水和液态二氧化硅进行对比,通过液体分子中原子对射线衍射的情况,用电脑模型计算分子间的布局结构。

研究人员观察到两种衍射峰值,一种与氧原子在普通液体中衍射的效果一样;另一种与氧原子在四面体结构中的衍射效果一样。

“我们首次发现证明液态水中两种分子结构并存的数学依据。”研究人员在论文中写到。

研究者称,这项发现对分子生物学、化学、药理学和制造业都有重要意义。

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