颠覆!异构体水分子矿泉水:来一瓶?

首页 > 科技 > 科普 > 本文
2018年06月07日 00:07 | 快科技 消渴

虽然肉眼看不出来,但一杯水中包含了两种不同类型的水分子,它们以微妙不同的方式在旋转着。

最近的一项实验成功地分离了它们,且研究人员发现其中一种水分子的化学反应速度比另一种更快。这种“更优质的水”虽然不至于在市场上引起波动,但这一发现的背后隐藏着一个量子化学的福音。

来自瑞士巴塞尔大学的化学家们利用静电场,根据水分子的核自旋数对它们进行排序。

自旋是粒子的量子性质,描述了它们自由运动的角度。不同类型的粒子可以根据这个属性的值进行分类。

其中一种邻位异构体版本的水分子,组成其原子核的粒子的复合自旋加起来的总值为1。

而另一种对位异构体版本的水分子,它的核自旋总值为0。根据分子中原子运动的基本原理,两种版本的水分子虽然非常相似,但却以不同于对方的方式旋转。

多数情况下,自旋不变,分子作为邻位或对位异构体的身份也不会改变。

问题在于,两种化学式与化学键相同、但结构不同的水分子之间在自旋上的理论差异,是否会对它们和其它物质发生的化学反应造成什么显著的影响?

为了找出答案,研究人员在由钙离子制成的超冷晶体中塞满了二亚胺氮鎓离子(N2H+)。

然后,他们将对位异构体水分子和邻位异构体水分子注射进晶体中心,与二亚胺氮鎓离子进行反应。

通过计算一段时间后晶体中N2H+离子的残留量,研究人员可以测试出哪一种异构体的水分子的化学反应速度更快。

在计算结果时,他们发现,对位异构体水分子扭曲与旋转的现象表明了该类型的水分子比邻位异构体的水分子的化学反应速度快了23%。通过计算机模拟分析数据也证实了这一差异性,即并不是所有的水分子都是以相同的方式运行。

毫无疑问,该研究一发布,马上就会有一些公司以“异构体水分子”制造噱头,售卖“更高级”的矿泉水。

但对我们大多数人来说,水就是水。喝下一杯邻位或对位异构体的水对于你的健康的影响来说并没有什么差别。

但对化学家来说,水分子不再普通,两种异构体在与同一种物质发生化学反应时的差异性会对他们研究水分子的特性有很大的影响。

虽然都是一氧化二氢,但水分子在不同条件下却表现出了不同的状态。

由于目前生命被定义为了复杂的水溶性化学,因此,了解物质如何分解、如何与水分子发生反应,对于我们深入理解生物学及其起源至关重要。

除了水的奇异性,该实验的结果也显示出了我们不断增长的模拟与测试不同量子特性对整个分子的影响的能力。

该研究的主导者、来自巴塞尔大学的化学家Stefan Willitsch说道:“如果能更好地控制参与化学反应的分子的状态,就能更好地研究和理解化学反应的潜在机制和动力学。”

直至最近,科学界才给世界上最精确的化学反应写上了一笔记录——单个钠原子与铯原子的短暂结合。

了解分子的量子特性,以便在如此精细的水平上操纵它们的化学反应性,这是目前化学研究的新前沿。

该研究发布于《Nature Communications》。

  • 延长寿命的秘诀可能与提高步行速度有关
    根据一项新的研究显示,延长寿命的秘诀可能与提高步行速度有关。研究发现,与慢速行走相比,以平均速度行走可以降低20%的死亡率,而快速行走则可以降低24%的风险。这种影响 科普 2018-06-06 | 快科技 消渴
  • 误吞了枣核咋办?正确处理方式在这
    很多人都有过误吞枣核的经历,大部分情况下基本都不会在意,但吞下的那一刹那,还是多多少少有些担心的,因为坚硬的枣核也会有刺伤食管的情况……近日,一名协 科普 2018-06-04 | 快科技 消渴
  • 科学家推断出人类文明灭绝的三种方式
    科学家推断,地球上的文明可能会被下面三种方式之一毁灭——逐渐死亡,软着陆或全面崩溃。这个推断当然不是毫无根据,纽约罗切斯特大学的一个团队利用数学模型, 科普 2018-06-03 | 快科技 消渴
  • “鬼压床”到底什么鬼?最科学的解释来了
    你有没有遇到过这种情况:从睡眠中醒过来,意识还是清醒的,但整个身体却无法动弹,喊也喊不出来,有的人甚至还会出现片段的幻觉……这就是民间俗称的“ 科普 2018-06-03 | 快科技 消渴
  • 研究表明 睾酮水平较高的男性不太信仰宗教
    一项新的研究表明,高睾酮水平与攻击性有关,也影响宗教信仰。加拿大麦吉尔大学的研究人员发现,睾酮水平高的男性信仰宗教的可能性不大。研究人员分析了1000多名57-85岁男 科普 2018-06-01 | 快科技 消渴
  • “菊外人”这么火别说你不知道!背后真相惊人
    本文专家:朱广思,硕士,科普作家,北京科普作协会员最近网络上有个词超级火爆——“菊外人”,源自目前大火的综艺节目《创造101》。《创造101》这个 科普 2018-06-01 | 快科技 消渴
  • O型血更招蚊子?关于蚊子的传闻该说清了
    夏天到了,蚊子也越来越多。很多人都烦恼,蚊子为啥总是爱亲吻你,给你送大“红包”。为啥这些蚊子在茫茫人海中,只对你情有独钟呢?很多人都疑惑,为什么每次都 科普 2018-05-30 | 快科技 消渴
  • 研究表明 腿部运动能使你的大脑更聪明
    今天发表在《神经科学前沿》(FrontiersinNeuroscience)杂志上的一项突破性的研究表明,大脑神经系统的健康很大程度依赖于身体腿部肌肉传递的信号,就像大脑对肌肉的指令一 科普 2018-05-30 | 快科技 消渴
  • 虹鳟鱼究竟是不是三文鱼?先把争议放一边
    三文鱼因其诱人的色泽、滑嫩的口感、鲜美的味道和极高的营养价值吸引了一大批粉丝。一说到三文鱼,很多人会自然而然地联想到浩瀚无边的蓝色海洋,认为三文鱼是深海鱼的一种 科普 2018-05-26 | 快科技 消渴
  • 研究发现:金钱是最好的戒烟手段 其次是电子烟
    对于很多人来说,戒烟是一件非常困难的事情。在美国,虽然整体吸烟人数在不断减少,但仍然有超过3800万人吸烟。在《新英格兰医学杂志》上发表的一项研究中,研究人员向6000 科普 2018-05-25 | 快科技 消渴
  • 新型鼻孔式减肥仪器问世
    许多人为了减肥不惜采取任何方式,包括进行节食,参加魔鬼训练营等。现在,以色列拉宾医疗中心的研究人员研发了一种名为NozNoz的设备,通过将设备插入人的鼻子里,能降低人 科普 2018-05-25 | 快科技 消渴
  • 改变移动通信的一次革命 浅析e-SIM及其优势
    现代智能手机对于机身空间的榨取从未停止,舍去一些不必要的功能和部件是最干净利落的解决方法。比如取消可更换电池、取消存储卡拓展和取消3.5毫米耳机接口等。现在,我认 科普 2018-05-24 | 快科技 消渴
  • 科学家警告 肉桂味的电子烟可能会损害肺部
    一项研究发现,肉桂味的电子烟可能会损害肺部。研究人员称,这种使香料具有特有的气味和味道的化学物质对肺细胞有很大的影响。美国科学家进行了测试,他们将人体气道细胞暴 科普 2018-05-24 | 快科技 消渴
  • 研究表明 多吃海鲜可以提高受孕几率
    中国人一直相信吃牡蛎可以帮助受孕,具体不知道有没有用,但相信很多人尝试过。不过一项新的研究表明,吃海鲜较多的夫妇性生活更频繁,怀孕的速度也更快。哈佛大学的研究人 科普 2018-05-24 | 快科技 消渴
  • 这段音频爆红 为何听出了不同声音?真相在此
    之前,一条是蓝黑色还是白金色的裙子,让网友争论得昏天黑地。如果是视觉上有差异那是可以理解的,那么听觉上有差异该怎么办?不同的人听到同一段音频,竟听到了截然不同的 科普 2018-05-24 | 快科技 消渴
  • 老司机也不灵 那些能救命的安全配置
    随着科技水平的进步,汽车也变得更加智能,多种电子安全辅助功能被广泛应用。ABS、EBD、EBA、TCS、ESP、CBC、ASR......各种功能已经眼花缭乱,即使许多老司机也认不全,虽 科普 2018-05-24 | 快科技 消渴
  • 研究发现:足球粉丝的欢呼会影响比赛胜负
    足球队的铁杆粉丝为进球而发出震耳欲聋的欢呼声,或者通过反复地喊口号来表示对球队的支持。粉丝在比赛中起着重要作用。根据最近的一项研究表明,铁杆粉丝会对球员的表现产 科普 2018-05-23 | 快科技 消渴
  • 比萨斜塔为什么不会倒?千古之谜终于揭开
    为什么比萨斜塔看着似乎要倒了要倒了,却仍然在600多年的历史、无数次的大地震中屹立不倒?最近,一个工程师团队终于解开了这个谜题。这次研究由罗马大学发起,通过分析现 科普 2018-05-21 | 快科技 消渴