Cientistas descobrem estrutura tridimensional em gotículas de água

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24/04/2021 as 15:19
De olho na Engenharia
Cientistas descobrem estrutura tridimensional em gotículas de água

A água e suas interações com outras substâncias são essenciais para a vida humana. No entanto, entender a estrutura da água líquida e suas redes de ligação de hidrogênio tem sido um desafio.

De acordo com estudos anteriores, todos os átomos de oxigênio de água, tetrâmeros e pentâmeros com estruturas de energia mínima cíclica existem em um plano bidimensional (2-D). Por outro lado, os hexâmeros da água têm estruturas tridimensionais não cíclicas (3-D). Portanto, o hexâmero de água foi considerado a menor gota de água com uma rede de ligação de hidrogênio em 3-D.

Esse entendimento agora mudou devido ao trabalho de cientistas chineses.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Jiang Ling e pelo Prof. Yang Xueming do Instituto Dalian de Física Química (DICP) da Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com o Prof. Li Jun da Universidade de Tsinghua, revelou agora que os métodos não cíclicos A estrutura D dos grupos de água começa a existir com pentâmeros a baixas temperaturas finitas.

O estudo foi publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) em 15 de junho.

Profs. Jiang e Yang desenvolveram um método de espectroscopia no infravermelho de aglomerados neutros com base em um laser de elétrons livre de ultravioleta a vácuo (VUV-FEL). Este método cria um novo paradigma para o estudo de espectros vibracionais de uma grande variedade de grupos neutros que não podiam ser estudados antes.

Eles mediram espectros de IV de grupos de água neutros selecionados por tamanho, usando o esquema de IR baseado em VUV-FEL. Distintos novos fundamentos vibracionais do trecho OH observados na região de 3500-3600 cm-1 de (H2O) 5 fornecem assinaturas espectrais exclusivas, indicando a formação de um pentâmero não cíclico.

A equipe do professor Li realizou estudos químicos quânticos para entender as mudanças estruturais e espectrais nesses aglomerados. Um modelo de três elétrons de três centros (3c2e) foi proposto para descrever a natureza da ligação da rede de ligação de hidrogênio dos aglomerados de água.

Os resultados revelaram que a impressionante mudança espectral na região de estiramento OH poderia ser atribuída ao aparecimento de redes de ligação de hidrogênio 3-D em pentâmeros a temperatura finita, sugerindo que os aglomerados de água exibem uma estrutura 3-D não cíclica começando com pentâmeros, não hexâmeros , como se pensava anteriormente.

As descobertas dos cientistas fornecem uma imagem consistente da diversidade estrutural das redes de ligação de hidrogênio responsáveis pelas principais características e propriedades estruturais da água na fase condensada.