新发现液态水存在两种奇怪分子结构,再次

趣味探索讯毋庸置疑,水是一切生命源泉,地球上假如没有水就没有人类,没有水就没有细菌和病毒。正因为水的普遍存在,形成占地球表面71%汪洋大海,所以地球上才演化出万千生灵,进化出高智慧生命-人类。

水由地球上最基的两种物质元素构成,氢和氧,这两种元素同时也广泛存在于地外星球上,所以水的构成成分是那么简单,是那么平庸。在科学中,一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成,化学式为H2O。

在日常生活中,我们可以在水中沐浴,可以直接喝水喝,可以在水中加入食物,比如奶粉、茶叶、咖啡粉等等,让水的味道变得很诱人。水似乎是地球上最稀松平常的一种物质,然而科学研究发现,水所以其实是一种“怪胎”。

过去科学研究数据表明,大多数液体液态时有且只有一种分子结构。而现在一项新研究发现,水跟其他液体相比,有着怪异特征,液态时不只一种分子结构,而是具有两种奇怪分子结构,四面体结构、非四面体,在这一点上已经得到日本科学家证明。

所以就连有着丰富经验科学家也称,水比我们想象中还要奇怪,尤其是它的密度,因为大多数液体在冷却时一般会变得更稠密、体积更小,然而水却不是这样,当水在液态时,最大密度约在4摄氏度,也就是39.2华氏度。

当水的温度进一步下降时,低于0摄氏度时,水从液态转变为了固态,密度反而低于液态,并且可以漂浮在液态表面。事实上除了密度比较奇怪外,水表面张力也是高得惊人,仅次于液态汞,一种熔点和沸点异常高的物质。

这是为什么呢?英日两国科学家发现,水这些特殊性质可能与液态水分子结构有关,水分子除了四面体结构外,还有奇怪峰结构,单峰结构和双峰结构。为了通过水分子结构来解决问题,日本科学家进了计算机模拟,还对液态二氧化硅进行了对比实验。

X射线衍射结果发现,水分子衍射峰中隐藏了两个重叠衍射峰,这意味水分子还存在峰结构,不过在四面体结构中,氧原子之间距离更长。这一发现再次更新我们认识,未来可能会对分子生物学,化学和药理学以及工业应用产生影响。




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