Wetenschappers van de Universiteit van Basel in Zwitserland hebben een afwijkende eigenschap in water gevonden, wat betekent dat sommige van zijn moleculen (para-isomeren) beter reageren dan andere (ortho-isomeren). Het artikel van de onderzoekers is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications. Dat meldt Science Alert.
Het watermolecuul bestaat in twee vormen - ortho- (o-) en para-water (p-water), die van elkaar verschillen door de waarde van de totale nucleaire spin, die bestaat uit de spins van de waterstofkernen waaruit het molecuul bestaat. Voor o-water is het gelijk aan één, en voor p-water - nul. Spin kan niet veranderen in geïsoleerde moleculen, het blijft ook behouden bij botsingen met andere moleculen en zelfs bij chemische reacties. Verschillen in spins hebben invloed op de rotatiesymmetrie, dus het p-watermolecuul zal symmetrisch zijn, en o-water - antisymmetrisch (een volledige omwenteling is vereist om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat). Tot nu toe was echter niet bekend of spins de verschillende chemische eigenschappen van o- en p-water kunnen bepalen.
De onderzoekers creëerden een stoffig plasmakristal in een ionenval van calcium- en diazeniliumionen (N2H +) en volgden hoe verschillende vormen van water ermee reageren. Omdat de para-isomeren sterker afbuigen in het elektrostatische veld vanwege hun significante dipoolmoment, konden wetenschappers de twee vormen van water van elkaar scheiden. Vervolgens werd het kristal gebombardeerd met watermoleculen en aan de hand van de hoeveelheid resterende diazeliniumionen bepaalden de onderzoekers welk isomeer het beste reageerde met het kristal.
Het bleek dat de rotatiesymmetrie van de para-watermoleculen ze 23 procent reactiever maakte dan ortho-water. Zo werd voor het eerst aangetoond dat de chemische reactie van polyatomaire moleculen met ionen afhangt van rotatiesymmetrie.
