ที่อุณหภูมิลบประมาณ 35 องศาเซลเซียสโมเลกุลของน้ำจะก่อตัวเป็นจัตุรมุข (สีเขียว) ซึ่งบางส่วนได้เปลี่ยนเป็นน้ำแข็งแล้ว กราฟิก: มหาวิทยาลัยยูทาห์
อ่านออกเสียงน้ำบริสุทธิ์ค้าง? ในทางทฤษฎี? ที่อุณหภูมิ 48 องศาลบเท่านั้น ที่อุณหภูมิต่ำกว่าค่านี้อย่างไรก็ตามของเหลวจะเปลี่ยนรูปแบบของแข็งอย่างหลีกเลี่ยงไม่ดังแสดงโดยนักวิจัยสหรัฐสองคน ยิ่งใกล้ถึงอุณหภูมิวิกฤตยิ่งมีโครงสร้างของน้ำของเหลวคล้ายกับน้ำแข็งมากขึ้นกลุ่ม tetrahedral ของสี่โมเลกุลน้ำจะก่อตัวขึ้นเป็นรูปแบบการนำส่งระหว่างน้ำของเหลวและน้ำแข็ง โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม ในสถานะของเหลวโมเลกุลจะรวมตัวกันอย่างแน่นหนาผ่านพันธะไฮโดรเจนซึ่งเป็นพันธะเคมีที่ค่อนข้างอ่อนแอโดยอาศัยการดึงดูดจากไฟฟ้าสถิต มุมของการเชื่อมต่อเหล่านี้มีลักษณะแตกต่างกันมาก? ตามที่นักฟิสิกส์ Valeria Molinero มี 16 รูปแบบผลึกที่แตกต่างกันซึ่งยังมีความหนาแน่นที่แตกต่างกันตามลำดับ

ดังนั้นน้ำของเหลวสามารถกลายเป็นน้ำแข็งได้มันต้องการสิ่งที่เรียกว่าเชื้อโรคการตกผลึกตัวอย่างเช่นอนุภาคสิ่งสกปรกหรือสิ่งสกปรกอื่น ๆ ซึ่งโมเลกุลของน้ำสามารถก่อตัวได้ ในน้ำบริสุทธิ์สารเหล่านี้จะหายไปดังนั้นมันจะต้องเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับผลึกน้ำแข็ง อ้างอิงจาก Molinero สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อมีโมเลกุลสี่โมเลกุลรวมตัวกันรอบ ๆ โมเลกุลน้ำหนึ่งอันเพื่อก่อตัวเป็นจัตุรมุข

คอมพิวเตอร์รุ่นก่อนหน้านี้ช้าเกินไปที่จะกำหนดอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นอย่างถูกต้อง นั่นเป็นเหตุผลที่ Molinero ร่วมมือกับ Emily Moore เพื่อพัฒนารูปแบบใหม่ที่ทำงานเร็วกว่ารุ่นก่อน 200 เท่า นักวิจัยสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงของโมเลกุลแต่ละตัวอย่างใกล้ชิดในระหว่างการทำความเย็น

ผลที่ได้: เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้ลบ 48.3 องศาเซลเซียสโมเลกุลของน้ำจะก่อตัวเป็นเตตระฮีดราที่กล่าวถึงแล้วมากขึ้นเรื่อย ๆ โครงสร้างนี้แสดงให้เห็นถึงรูปแบบกลางของสถานะของเหลวและของแข็งของการรวมตัวดังนั้น Molinero จึงพูดถึงน้ำแข็งกลาง ที่ 48.3 องศานักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถจำส่วนประกอบของเหลวได้อีกต่อไป? น้ำถูกแช่แข็งอย่างสมบูรณ์ แสดงผล

การเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงโมเลกุลจึงกำหนดอัตราที่น้ำแข็งก่อตัว? Molinero ตีความการค้นพบนี้ นี่ไม่ใช่แค่รายละเอียดที่ดีสำหรับความรู้เท่านั้น แต่ยังเป็นเงื่อนงำสำคัญสำหรับนักวิจัยด้านสภาพอากาศตามที่นักวิจัยสหรัฐกล่าวว่า“ ถ้าเรารู้ว่าภายใต้สภาวะใดที่น้ำค้างเราสามารถประมาณปริมาณของเหลวและผลึก โมเลกุลอยู่ในชั้นบรรยากาศ ในทางกลับกันแสงนี้จะทำให้เกิดการกระเจิงและการดูดซับแสงแดดและทำให้เกิดภาวะโลกร้อน

Emily Moore และ Valeria Molinero (มหาวิทยาลัย Utah, Salt Lake City): ธรรมชาติ, ปีที่ 479, หน้า 506, ดอย: 10.1038 / ธรรมชาติ 10586 © wissenschaft.de? มาเรียนมาร์ติน

© science.de

แนะนำ ตัวเลือกของบรรณาธิการ