水还有第二种液态? 在特定温度下能相互转换

光明网 2016-11-23

  水还有第二种液态? 在特定温度下能相互转换

  在地球上,水是生命的源泉,无色无味透明,却以河流、湖泊、海洋、地下水和雨水等多种形式环绕在人的周围,占据了地球表面积的71%。科学界将水定义为氢氧两种元素组成的无机物,但这个概念并不足以解释全部,水实际上比想象中的更加复杂。

  据“科学警报”网站11月14日报道,英国牛津大学物理学家劳拉·迈斯卓带领国际研究团队对水的属性进行一系列研究,发现了液态水具有第二种状态。

  研究者首先调查了水的导热性、折射率、导电性、表面张力和介电常数,同时测量当温度在0至100摄氏度之间变化的过程中,这些属性会有何变化。结果,当水温到达40摄氏度时,水开始出现变化,这些变化一直持续到水温变为60摄氏度为止。在这段交叉温度内,每个属性都对应不同的临界温度值,比如50摄氏度时折射率出现变化,53摄氏度时导电性变化,57摄氏度时表面张力变化,而64摄氏度时导热性变化。

  研究者认为,出现变化的原因是此时的液态水已经变成了另一种不同的状态,也称液态水的第二种状态。然而在温度变化的过程中到底发生了什么,研究者并未弄清楚。只是可以断定,特定温度下的水能在两种完全不同的液态间转换,可能与水分子与众不同的属性有关。

  众所周知,水分子间维持着非常灵活的氢键,它们的力远比连接单个氢氧原子的氢键要弱。因此这些将水分子连接在一起的氢键总是不停断裂又重新生成,在混乱往复中,维持着固定的结构和化学规则。也许正是这种性质赋予了水神奇的变化能力,只是目前还没人能确定其中的原理。

  已发表于《国际纳米技术杂志》的研究论文显示,水温变化时,分散在水中的作为纳米探针的金属纳米粒子会出现光学性能的特殊变化。也许,温度变化带来的水结构变化还会影响水溶液中生物大分子,尤其是蛋白质这类细胞关键物质。

  英国著名科普作家菲利普·鲍尔曾在《自然》中的一篇文章里说,世界上还没有人真正了解水,占据地球表面2/3的水对人类而言至今是个谜。更糟糕的是,人们研究的越多积累的问题也越多。的确,除了水银,水是所有液体中表面张力最高的,结冰的时候体积不会缩小反而膨胀,分子重量小但沸点却出奇的高。劳拉的研究团队认为,对水的新发现对纳米和生物研究领域都有重大影响,很有可能改写未来的教科书。

  (原标题:水还有第二种液态?)

责任编辑:李阳阳

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