Santé

Les scientifiques découvrent de nouvelles propriétés de l’eau

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Il y a encore beaucoup à apprendre sur le bon vieux H20. Selon un article paru dans News Wise, les chercheurs ont découvert de nouvelles propriétés de molécules d’eau qui échappaient à l’attention des chercheurs depuis près de cent ans.

Sous sa forme liquide, l’eau est bonne pour transporter les protons et les ions hydroxyde produits par le processus d’auto-ionisation. Cette propriété a permis le développement de la vie organique, ainsi que la production et le stockage d’énergie électrochimique, un exemple moderne étant la technologie des piles à combustible.

L’eau est constituée d’un ensemble complexe de liaisons hydrogène. Les connaissances conventionnelles croyaient que le processus utilisé par l’eau pour transporter les protons et la méthode utilisée pour les ions hydroxyde étaient des images symétriques en miroir les unes des autres.

De nouveaux modèles théoriques et de nouvelles simulations par ordinateur se sont avérés différents de cette croyance centenaire. Ces approches actuelles donnent à penser que les mécanismes de transport sont si différents les uns des autres qu’ils sont asymétriques.

Si les systèmes étaient effectivement asymétriques, leurs différences pourraient être utilisées pour améliorer leur efficacité. Par exemple, un système peut être personnalisé pour préférer un ion plutôt qu’un autre, ce qui accélère le processus. (Connexe : Une nouvelle pile à combustible stable pourrait être la percée qui rend le stockage de l’énergie économiquement faisable.

Le refroidissement de l’eau à des niveaux proches du point de congélation révèle des processus asymétriques

Jusqu’à récemment, il n’y avait pas de preuves solides de cette asymétrie. Il est très difficile de monter une observation directe de ces protons et ions hydroxyde.

Une équipe de recherche de l’Université de New York (NYU) a trouvé un moyen de détecter cette asymétrie théorique. Ils ont refroidi l’eau jusqu’à ce qu’elle atteigne sa température de densité maximale. Cela a facilité l’observation de l’asymétrie.

Le refroidissement de l’eau à des niveaux proches du point de congélation révèle des processus asymétriques

Jusqu’à récemment, il n’y avait pas de preuves solides de cette asymétrie. Il est très difficile de monter une observation directe de ces protons et ions hydroxyde.

Une équipe de recherche de l’Université de New York (NYU) a trouvé un moyen de détecter cette asymétrie théorique. Ils ont refroidi l’eau jusqu’à ce qu’elle atteigne sa température de densité maximale. Cela a facilité l’observation de l’asymétrie.

Au fur et à mesure qu’elles se refroidissent, les molécules d’eau se pressent dans une structure dont la densité est inférieure à celle de l’eau liquide. Cette propriété étrange est la raison pour laquelle l’eau solide, ou glace, flotte sur sa phase liquide, alors que la phase solide des autres matériaux coule dans leur phase liquide.

La densité de l’eau liquide augmente juste au-dessus du point de congélation. A 39 F (4 C), il atteint la température dite de densité maximale.

Une fois que l’eau a atteint cette température, l’équipe du NYU a utilisé des techniques de résonance magnétique nucléaire pour mesurer la différence dans la durée de vie des protons et des ions hydroxyde. Ils ont indiqué qu’il y a une valeur maximale à ces durées de vie. De plus, la vitesse de transport des ions a diminué à mesure que la durée de vie de la particule chargée augmentait.

Les liaisons hydrogène provoquent le mouvement asymétrique des ions à travers l’eau.

Après avoir prouvé l’asymétrie entre les processus de transport des ions d’eau, les chercheurs de NYU ont cherché à comprendre pourquoi l’eau changeait ses propriétés en fonction de sa température. Ils ont étudié la vitesse à laquelle les atomes d’hydrogène peuvent passer d’une molécule à l’autre.

Une molécule d’eau est composée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. Les atomes d’hydrogène sont capables d’abandonner leur molécule et de passer à une autre. Leur mobilité explique la facilité avec laquelle l’eau transporte les ions.

La capacité des atomes d’hydrogène à se déplacer entre les molécules est rendue possible par deux arrangements géométriques particuliers de liaisons hydrogène. Chaque arrangement est lié à l’un des ions.

Lorsque l’eau a atteint la température de densité maximale, les chercheurs de l’Université de New York ont signalé que l’une des dispositions a ralenti les ions hydroxyde, de sorte que les protons les ont dépassés. Cela a été pris comme preuve de l’asymétrie, ainsi que du lien entre la liaison hydrogène et la façon dont l’eau changeait ses propriétés lorsqu’elle devenait suffisamment froide.

Les résultats de cette recherche devraient avoir des effets importants, étant donné l’importance de l’eau dans de nombreux processus biologiques et chimiques.

Lisez d’autres articles sur les percées de la recherche sur les propriétés de l’eau sur Discoveries.news.

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