水蒸气是气体还是液体 空气中的水蒸气在接触较凉的表面时转变为液体

栏目:国际 2021-09-30 18:43:55
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无论是在浴缸里还是在海洋里,水都是一种相对温和的物质,几乎没有化学活性。然而,斯坦福大学的研究人员发现,当水以微小液滴的形式存在时,它具有惊人的反应性。

一些分子在线性度只有百万分之一米的微滴中转化为过氧化氢,这是一种水更紧的同类物质。

斯坦福大学的科学家去年首次报道了水分子的意外行为。现在,在新的研究中,同一个团队已经表明,当液滴从空气体凝结到冷表面时,也会发生同样的转变。新的结果表明,过氧化氢转化水是一种常见的现象,它发生在雾、薄雾、雨滴和其他自然形成的微滴中。

这一惊人的发现可能会导致更绿色的表面消毒或促进化学反应的方法。名为玛格丽特·布莱克·威尔伯的资深作者、自然科学教授、化学教授理查德·扎雷亚说:“事实证明,水滴中形成过氧化氢的过程是一种普遍而令人惊讶的现象,它总是发生在我们的眼皮底下。”

研究人员还推测,这种新认识到的水化学能力可能在数十亿年前对地球生物化学的发展起到了关键作用,并在生命出现之前产生了最早的大气氧气。"过氧化氢的自发生成可能是原始生命故事的一个篇章."

这项新研究的共同作者是来自斯坦福大学的研究人员李在京和韩贤洙。这篇论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

凝结容易自然形成,无需喷雾器等外力。当空气体中的水蒸气与较冷的表面接触时变成液体,称为冷凝。比如冬天带着眼镜进屋,眼镜上有霜。

斯坦福团队将水蒸气凝结在许多材料上,包括硅、玻璃、塑料和金属。然后研究人员用试纸擦拭冷凝水,如果其中含有过氧化氢,试纸就会变色。结果,试纸真的变成了蓝色。形成的痕量过氧化氢的含量因表面温度和相对湿度等因素而异。研究人员还指出,随着水滴尺寸的增加,水滴中形成的过氧化氢会被稀释,这可能解释了为什么这种转化长期被忽视。

新的实验也支持研究人员提出的过氧化氢形成机制。他们证明了水和空气体界面产生的强电场似乎激活了水分子,形成了所谓的活性氧。这些物质是不稳定的分子片段,可以迅速与其他分子反应生成过氧化氢。

扎雷亚推测,这种古老而广泛的化学反应甚至可能在光合生物出现之前为早期生命提供氧气。

扎雷亚的团队目前正在研究如何使用微液滴-过氧化氢进行清洁和消毒。

“通过这项新的研究和长期的工作,我们正在解释水滴在化学反应性上如何以及为什么与正常水如此不同。”从化学的角度来看,水仍然有许多小秘密,这是令人惊讶的。"

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