Ноя
10

Безымянный 36540




  • RIZ8 (10мин)-вечер 08.12.2008

  • Безымянный 27625


  • .Top -10

    .Razdel science

    .Title Квантовая механика показала различия [между обычной и тяжелой водой]
    Различия между обычной и тяжелой водой [оказались квантовыми]

    .RightCol Положение изотопов водорода в потенциальной яме определяет структурные отличия простой воды от тяжелой

    .Announce Физики установили, что структурные отличия между простой водой и тяжелой определяются на квантовом уровне. Так, различие в длине химической связи между атомами кислорода и изотопами водорода происходит из-за различного положения последних в потенциальной яме. Выводы ученых требуют независимой проверки.

    .RamblerTitle Найдены квантовые отличия воды

    .Picture Yes

    .Alt Изображение молекулы воды. Красный атом – кислород. Серые атомы могут быть водородом или дейтерием.

    Международная группа физиков установила квантовые различия между изотопами водорода в молекулах обычной и тяжелой воды. По мнению ученых, эти различия определяют, почему тяжелая вода имеет более плотную и упорядоченную структуру.
    Результаты работы опубликованы в журнале <i>Physical Review Letters</i>.
    <p>
    Химическая формула тяжелой воды (D2O) практически такая же, как и у обычной воды (H2O), но вместо легких изотопов (атомов одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре) водорода – протия, она содержит два атома тяжелого изотопа водорода – дейтерия. У дейтерия на один нейтрон больше, чем у протия, и это повышает плотность тяжелой воды на десять процентов, делая ее опасной для живых существ. Так, двухнедельное употребление исключительно тяжелой воды вполне может убить человека.
    <p>
    Используя комбинацию разных методов – дифракции рентгеновских лучей, нейтронной дифракции и компьютерного моделирования, физикам из Лаборатории им. Резерфорда и Эплтона и Национальной лаборатории в Аргоне удалось изучить различия между обычной и тяжелой водой на квантовом уровне.
    <p>
    По их данным, H2O имеет более длинную химическую внутримолекулярную связь между атомами водорода и кислорода, чем та, что существует между атомами дейтерия и кислорода в D2O.
    <p>
    Во-вторых, водородные связи, объединяющие две разные молекулы воды короче у H2O по сравнению с D2O. Различие составляет 0,07 ангстрема, или четыре процента. Такая разница должна вести и к определенным геометрическим отличиям между обычной и тяжелой водой.
    <p>
    Физики смогли установить и эти отличия. Оказалось, что у H2O межмолекулярные связи более асимметричны, чем у D2O. Дистанция между атомами водорода соседних молекул у обычной воды на два процента больше, а количество водородных связей меньше. В совокупности эти структурные отличия делают тяжелую воду плотно спрессованной и сжатой по сравнению с обычной водой.
    <p>
    Смоделировав полученные данные на компьютере, ученые установили квантовый механизм, формирующий эти структурные отличия. Так, длина водородной связи определяется движениями электрона, оказывающими влияние на позицию протона (у водорода) или дейтрона (у дейтерия). У протона масса меньше, чем у дейтрона, поэтому в потенциальной яме (области пространства, которая удерживает атом водорода за счет того, что он не имеет потенциальной энергии, достаточной для выхода за ее пределы) он располагается выше, тогда как дейтрон практически на ее дне.
    <p>
    Когда две молекулы воды образуют водородную связь, то находящийся на поверхности ямы протон испытывает сильное влияние и может быть уведен на большее расстояние от атома кислорода, чем залегший в глубине ямы дейтрон. То есть молекулы тяжелой воды более устойчивы к изменениям, возникающим в ходе формирования связей с соседними молекулами, и этот эффект лежит в основе структурных различий тяжелой и обычной воды.

    .Links
    <hr><a href=http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000101000006065502000001&idtype=cvips&gifs=yes target=_blank>Quantum Differences between Heavy and Light Water</a> - <i>Physical Review Letters</i>, 08.2008

    http://lenta.ru/news/2008/07/02/atom/

    .Sites
    <hr><a href=http://www.scitech.ac.uk/About/find/RAL/introduction.aspx target=_blank>Сайт Лаборатории им. Резерфорда и Эплтона (Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire, UK)</a>
    <hr><a href=http://www.anl.gov/ target=_blank>Сайт Национальной лаборатории в Аргоне (Argonne National Laboratory in Argonne, Illinois)</a>





















  • RIZ8 (10мин)-вечер 08.12.2008

  • Безымянный 27625



  • Социальные сети

    Рубрики

    Последние записи