Жидкость и газ одновременно: ученые раскрыли секрет сверхкритического состояния воды

Ученые смогли выяснить точную структуру сверхкритической воды. В таком состоянии, которое возникает при высокой температуре и давлении, вода находится одновременно в жидком и газообразном виде. Согласно одной из теорий, в таком состоянии молекулы воды создают скопления, внутри которых они затем соединяются водородными связями. Но ученые опровергли эту теорию. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, пишет Phys.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Напоминаем, что недавно ученые выяснили, что вода может находиться в двух совершенно разных состояниях жидкости, как уже писал Фокус. Теперь же авторы другого исследования раскрыли секрет сверхкритической воды.

Воду в состоянии сверхкритической жидкости можно встретить в некоторых гидротермальных источниках на дне океанов и морей. Для того, чтобы вода вошла в состояние сверхкритической жидкости, необходимо, чтобы давление было не ниже 221 бар, а температура — плюс 374 градуса Цельсия.

Уникальные свойства сверхкритической воды представляют большой интерес для ученых, ведь ее можно использовать как экологически чистый растворитель. Поэтому важно точно понимать структуру сверхкритической воды, говорят ученые.

Для этого исследователи использовали терагерцовую спектроскопию, чтобы выяснить, какие процессы происходят в воде в таком состоянии. Такой метод спектроскопии позволил изучить водородные связи между молекулами воды, что в свою очередь позволило выяснить, образуются ли молекулярные скопления в состоянии сверхкритической жидкости.

В результате длительных экспериментов ученым удалось получить важные данные, когда вода готовилась войти в состояние сверхкритической жидкости и когда уже находилась в нем. Если спектры жидкой и газообразной воды сильно различались, то спектры сверхкритической воды и газообразного состояния выглядели практически одинаково. Таким образом ученые доказали, что молекулы воды образуют в сверхкритическом состоянии столько же водородных связей, сколько и в газообразном состоянии. А это значит, что в сверхкритической воде нет молекулярных скоплений.

Ученые также использовали моделирование молекулярной динамики, чтобы обнаружить процессы, происходящие в сверхкритической воде. Данные моделирования показали те же результаты, что и эксперименты.

Ученые выяснили, что две молекулы воды в сверхкритическом состоянии остаются близко друг к другу только в течение короткого времени, прежде чем разойтись. Таким образом авторы исследования получили подробную молекулярную картину структурной динамики воды в сверхкритическом состоянии, что можно использовать в дальнейших исследованиях свойств воды.

Как уже писал Фокус, ученые пришли к выводу, что под поверхностью Марса находится так много жидкой воды, что ее хватило бы для создания океана планетарного масштаба.

Также Фокус писал о том, что, согласно еще одному исследованию, смертельное излучение черной дыры помогает процветанию жизни. Ученые выяснили, что при определенных условиях, излучение, выпускаемое черной дырой, может способствовать дальнейшему развитию жизни на планетах.