abril 16, 2024

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Un descubrimiento trastorna la comprensión del agua: ScienceAlert

Un descubrimiento trastorna la comprensión del agua: ScienceAlert

A medida que se desarrollan los métodos analíticos, los modelos científicos existentes se reexaminan constantemente. Lo último que se analiza es la forma en que se organizan las moléculas en la superficie de un volumen de agua salada.

Investigadores de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Alemania descubrieron que las partículas cargadas eléctricamente, o ionesno están activos directamente en la superficie de la solución, como se pensaba anteriormente, sino que están presentes en una capa debajo de la superficie.

Este descubrimiento requerirá volver a dibujar los modelos de los libros de texto. Un comunicado de prensa de la Universidad de Cambridge explica.

«Nuestro trabajo muestra que la superficie de soluciones de electrolitos simples tiene una distribución iónica diferente de lo que se pensaba anteriormente y que la superficie subyacente enriquecida con iones determina cómo se organiza la interfaz». Él dice El químico teórico Yair Littman de la Universidad de Cambridge.

Los modelos actuales tienen todos los cationes o todos los aniones apuntando “hacia arriba” en la superficie, formando la capa superior de lo que se conoce como doble capa eléctrica, como se muestra en las imágenes superior e inferior. (Litman et al., química de la naturaleza2024)

Para hacer este descubrimiento, el equipo utilizó una versión avanzada de una técnica de radiación láser llamada… Generar frecuencia de vibración total. (VSFG), que mide las vibraciones moleculares en las escalas más pequeñas con una precisión asombrosa.

Combinada con modelos de redes neuronales, esta tecnología mejorada significó que los investigadores pudieron determinar si los iones en la superficie estaban cargados positivamente (Iones positivos(o cargado negativamente)Aniones).

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Además de revelar la capa subsuperficial de iones, el nuevo estudio también revela que estos iones pueden dirigirse tanto hacia arriba como hacia abajo (una referencia a la disposición física real de las moléculas) en lugar de solo una dirección.

«En la parte superior hay algunas capas de agua pura, luego una capa rica en iones y finalmente la salmuera a granel». Él dice Litman.

Nuevo modelo de H20 en superficie de agua salada
Representación gráfica de la interfaz líquido/aire en una solución de cloruro de sodio. (Yair Litman)

En términos simples, el experimento revela lo que sucede en los límites de la mayoría de los líquidos simples. Soluciones de electrolitos. Su disposición molecular nos dice cómo interactúan con su entorno.

Una comprensión integral de estas capas y su disposición puede servir de base para todo tipo de otros modelos, como los que tenemos para la superficie del océano, por ejemplo, que son vitales para predecir los efectos del cambio climático en la atmósfera.

Además de mejorar nuestra comprensión del mundo que nos rodea, los investigadores sugieren que su trabajo también podría ayudar a desarrollar cualquier tipo de tecnología en la que se deban combinar sólidos y líquidos, incluidas las baterías.

«Este tipo de interfaces se encuentran en todas partes del planeta, por lo que estudiarlas no sólo ayuda a nuestra comprensión básica, sino que también podría conducir a mejores dispositivos y tecnologías». Él dice La física molecular Misha Boone del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros.

«Estamos aplicando estos mismos métodos para estudiar interfaces sólido-líquido, que podrían tener aplicaciones potenciales en baterías y almacenamiento de energía».

La investigación fue publicada en química de la naturaleza.