Wissenschaftler der Universität Basel in der Schweiz haben eine anomale Eigenschaft in Wasser gefunden, die sich darin äußert, dass einige ihrer Moleküle (para-Isomere) besser chemisch reagieren als andere (ortho-Isomere). Der Artikel der Forscher wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Dies wird von Science Alert gemeldet.
Das Wassermolekül existiert in zwei Formen - ortho- (o-) und para-Wasser (p-Wasser), die sich durch den Wert des gesamten Kernspins unterscheiden, der sich aus den Spins der Wasserstoffkerne zusammensetzt, aus denen das Molekül besteht. Für o-Wasser ist es gleich eins und für p-Wasser - null. Der Spin kann sich in isolierten Molekülen nicht ändern, er bleibt auch bei Kollisionen mit anderen Molekülen und sogar bei chemischen Reaktionen erhalten. Unterschiede in den Drehungen wirken sich auf die Rotationssymmetrie aus, sodass das p-Wassermolekül symmetrisch und o-Wasser antisymmetrisch ist (eine vollständige Umdrehung ist erforderlich, um in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren). Bisher war jedoch nicht bekannt, ob Spins die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften von o- und p-Wasser bestimmen können.
Die Forscher erzeugten einen staubigen Plasmakristall in einer Ionenfalle aus Calcium- und Diazeniliumionen (N2H +) und verfolgten, wie verschiedene Formen von Wasser damit reagieren. Da sich die para-Isomere aufgrund ihres signifikanten Dipolmoments im elektrostatischen Feld stärker ablenken, konnten die Wissenschaftler die beiden Wasserformen voneinander trennen. Dann wurde der Kristall mit Wassermolekülen beschossen, und anhand der Menge der verbleibenden Diazeliniumionen bestimmten die Forscher, welches Isomer am besten mit dem Kristall reagierte.
Es stellte sich heraus, dass die Rotationssymmetrie der para-Wassermoleküle sie 23 Prozent reaktiver machte als ortho-Wasser. Damit wurde erstmals gezeigt, dass die chemische Reaktion mehratomiger Moleküle mit Ionen von der Rotationssymmetrie abhängt.
