Сотрудники нескольких исследовательских организаций США улучшили методики подсчета энергии, выделяемой в момент попадания электрона в жидкую воду. На их основе они получили наиболее точную на данный момент оценку этой величины. Данная информация поможет при изучении химических реакций, происходящих в водной среде. Научная статья опубликована в журнале Nature Communications.
Попадая в воду, электрон захватывается ей и через какое-то время начинает участвовать в происходящих в ней химических реакциях (по сути, все они представляют собой передачу электронов от одних молекул к другим). При этом выделяется некоторое количество энергии. В предыдущих исследованиях ее, как правило, определяли по большей части теоретически. При этом компьютерное моделирования реакций взаимодействия электронов с молекулами воды требовали больших вычислительных мощностей. А экспериментальные данные были крайне неполными из-за сложности измерения этого параметра.
Авторы обсуждаемой статьи усовершенствовали алгоритмы подсчета энергии взаимодействия вошедшего в воду электрона с ее молекулами и применили новые компьютерные модели для вычислений, а также использовали некоторые новые экспериментальные способы определения этой энергии. Так они выяснили, что она зависит от того, куда попадает электрон — в поверхностный слой воды или в ее толщу. В первом случае энергия равна 0,8 электрон-вольт, во втором она заметно меньше — от 0,1 до 0,3 электрон-вольт. Эти значения существенно отличаются от полученных ранее, в связи с чем исследователи критически пересматривают существующие концепции их вычисления.
Информация, полученная в ходе исследования, поможет лучше понять динамику химических реакций, происходящих в водной среде. Вода растворяет огромное множество веществ, и большинство изучаемых реакций проходит именно в ней. Знания об их механизмах нужны не только для химических производств, но и для биологии: практически все химические процессы в живых системах протекают именно в жидкой воде.
[Иллюстрация: Peter Allen/Institute for Molecular Engineering]
