Víztaszító víz

Víztaszító (hidrofób) vizet figyeltek meg amerikai kutatók. A körülmények persze nem voltak hétköznapiak.

Mindennapi tapasztalataink természetesen mások: a felületi feszültség vagy a vízcseppek gömb alakja azt mutatja, hogy a víz hidrofil, vagyis könnyen keveredik vízzel - egy vízmolekula szívesen kapcsolódik más vízmolekulákhoz. A víztaszító víz felfedezéséről, a Pacific Northwest nemzeti laboratóriumban végzett kísérletekről az egyik legrangosabb fizikai folyóirat, a Physical Review Letters hasábjain számoltak be kutatók.

A vízmolekula látszólagos egyszerűsége ellenére a víz világunk egyik legtitokzatosabb anyaga. A vizes rendszerek egyedülálló tulajdonságainak megértéséhez ismerni kellene a vízmolekula és szomszédai kölcsönhatását, a víz "szerkezetét". Conrad Röntgen 1892-ben már megmagyarázta a víz egyes anomális tulajdonságait, de az azóta elvégzett rengeteg kísérlet, modellszámítás ellenére a víz szerkezetének sok kérdése még nyitott, vitatott.

A víz különleges tulajdonságainak megértésében sokat segítenek a rendkívüli nyomás- és hőmérsékletviszonyok között végzett mérések. A közelmúltban végrehajtott kísérletsorozatban platinafelületre csepegtettek vizet, majd a platinát 20 és 155 kelvin (-253 és -118 Celsius-fok) közti hőmérsékletekre hűtötték le.

60 kelvin fölötti hőmérsékleten a vízből kis jégszigetek alakultak ki a platina felületén, a platinához tapadó jégréteg egyetlen molekula vastagságú volt. Ha a jégszigetre további vizet juttattak, akkor nem a sziget vastagodott meg, hanem a víz a szigetek közti szabad teret töltötte ki, ugyancsak egy molekula vastagságban. Ez így ment mindaddig, míg az egész felületet be nem borította az egy molekula vastag jégréteg (monoréteg), majd megindult a következő jégréteg ráépülése az alsóra. A hőmérséklet emelésével a helyzet egy darabig nem változott: 120 kelvinig szépen egymásra rakódtak a jég monorétegek, és az egész felületen egyenletesen vastagodott a jég.

135 kelvin (-138 Celsius-fok) táján azonban a rendszer másként viselkedett. Az első monorétegre nem épült rá egyenletesen a második. A platinafelület csak akkor vált második jégréteggel is egészen lefedetté, amikor helyenként már 50 monoréteg vastagságú volt a jég. A folyamat teljesen úgy zajlott, mint vízcseppek kialakulása egy viaszos felületű levélen vagy fényezett asztallapon, ahol nem nedvesedik be egyenletesen az egész felület, hanem nagy cseppek jönnek létre egymástól távol.

Egy vízmolekula négy kötéssel kapcsolódhat egy másik vízmolekulához. A víztaszító jégréteg esetben a vízmolekula valószínűleg egy kötéssel a platinához kapcsolódik, és csak a maradék hárommal más vízmolekulákhoz. Tavaly fedezték fel egyébként, hogy a vízmolekulák folyadékban esetenként csak két kötéssel kapcsolódnak egymáshoz - ekkor gyűrűk és láncok alakulnak ki belőlük.

Jéki László