Jak se staví nejmenší ledový krystal

Může to znít jako jako dětský dotaz, ale skrývá se za ním vážná vědecká otázka: kolik molekul vody stačí k tomu, aby se vytvořil nejmenší možný ledový krystal? Nad tímto dotazem společně bádali vědci z pražské VŠCHT a vědeckých institucích v Německém Göttingenu.

Zjistili, že ledový nanokrystal musí mít alespoň 275 molekul vody. To je překvapivý výsledek, doposud se předpokládalo, že ke krystalizaci ledu bude potřeba více než tisíce molekul vody.

Jedna či dvě molekuly vody se nechovají ani jako kapalina ani jako krystal, běžná dešťová kapka vody obsahuje více než 1020 molekul. Práce česko-německého týmu ukazuje, že i hodně malé shluky molekul se již chovají jako látky známé ze světa našich rozměrů.

Vědci však nestudovali krystalizaci kapalné vody, ale zaměřili se na kondenzaci amorfní a krystalické vody přímo z plynné fáze.

Nejdříve vytvořili nanokrystalky všech různých velikostí, na něž se usadil atom sodíku. Z toho lze snadno odtrhnout elektron, čímž vzniknou nabité částice. S nabitými částicemi už molekulární fyzikové umí dobře pracovat.

Pomocí elektrického pole je možné s nabitou částicí libovolně manipulovat a také snadno zjistit její hmotnost. Díky sodíku je tak možno rozlišit velikost částic. Sodík navíc funguje jako nano-teploměr: elektron se z něj vyrazí tím snadněji, čím je částice teplejší.

Nanočástice vody je možné zahřát laserem v infračervené oblasti (tak jako se běžně zahříváme infračervenými paprsky sálajícími z horkých kamen). Ledový krystal je přitom zahříván jinými vlnovými délkami než amorfní voda.

Experiment je tak tvořen tryskou vytvářející vodní nanočástice, komůrkou pro zachycení sodíkových atomů, infračerveným laserem ohřívajícím nanočástice, ultrafialovým laserem, vyrážejícím elektrony a elektronovým a hmotnostním detektorem.

„Takovéto děje hrají velkou roli v horních vrstvách atmosféry a v celém planetárním systému“, vysvětluje prof. Buck. Výzkum tvorby vodních nanočástic tak může pomoci při modelování atmosféry a ve výzkumu klimatu.

Na krystalcích a kapičkách vody se odehrávají důležité chemické reakce. Například ozónová díra nad Antarktidou vzniká díky tzv. polárním stratosférickým oblakům tvořeným krystalky vody spolu s kyselinami dusičnou a sírovou.

Na těchto krystalcích vznikají z neškodného chlorovodíku chlorové atomy, které rozkládají ozón. Odhalení tohoto mechanismu vedlo k udělení Nobelovy ceny za chemii již v roce 1995. „O vzniku a struktuře malých vodních částic v atmosféře toho víme strašlivě málo.

Experimenty v laboratoři a molekulární simulace jsou asi nejschůdnější cestou, jak se o těchto věcech něco dozvědět,“ podotýká Petr Slavíček.

– TZ VŠCHT –

Rubriky:  Chemie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Černý scénář Elona Muska: Mohou...

Americký podnikatel, inženýr a především majitel SpaceX Elon Musk nedávno...

Věčný boj s kosmickým smetím

Není to tak dlouho, co hrozila Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) srážka s...

Plankton hory přenášel

Geologické procesy utvářely život na Zemi, nyní ale vědci odhalili,...

Svět vědy tleská: Laureátem Národní...

Česká hlava je nejprestižnější české ocenění, jakého může vědec v tuzemsku...

Dinosauři v Itálii

V Itálii byla poprvé zcela identifikována „pokladnice fosilií“ stáda 11...

Webb se ještě chvíli zdrží

Zní to již jako „zaseknutá deska“, nicméně se jedná o smutnou...

Některé nástrahy internetu...

Vánoce se blíží a dopisy Ježíškovi plní okenní parapety. Kromě hraček...

Zemřel profesor František Sehnal,...

V pátek 26. listopadu 2021 zemřel ve věku 83 let prof. RNDr....

Starověké praktiky kojení v Andách

Podle výzkumného projektu na archeologickém nalezišti v Caral, nejstarší...

První brýle EnChroma pro...

Šanci vidět svět doslova v lepších barvách pro až 450 000 Čechů nabízí...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Bída, špína, zločin: Jak se žije ve slumech?

Bída, špína, zločin: Jak se žije...

Jsou jako vřed na tváři velkých měst celého světa. Zatímco rušná centra se...
Mořská panna, kotel i andělé. Jak přišla známá města ke svému jménu?

Mořská panna, kotel i andělé. Jak...

Hrdina založí město a to pak nese jeho jméno! Někdy je to opravdu takto...
Homeopatie: Důvěřují jí Hess, Himmler i Alžběta II.

Homeopatie: Důvěřují jí Hess,...

Jedni jí opovrhují, druzí na ni nedají dopustit. Je nejrozšířenějším a...
Nenávist v krasobruslení: Útok s ledovým klidem

Nenávist v krasobruslení: Útok s...

Možná bychom mezi sportovci marně hledali elegantnější krásky než...
Nárazová konzumace alkoholu o svátcích může vážně poškodit zdraví

Nárazová konzumace alkoholu o svátcích...

Česká republika patří dlouhodobě k první pětici zemí s nejvyšší spotřebou alkoholu...
O otužování s nadšenci z Rakouska: Jak začít? A kde jsou nejlepší místa pro koupání?

O otužování s nadšenci z Rakouska: Jak...

Skočit v zimě do zamrzlého jezera může mnohým znít šíleně. Pro...
Revoluce v plavání: Dívky, do jednodílných plavek! Annette Kellermanová způsobí poprask novými plavkami i nahotou

Revoluce v plavání: Dívky, do...

Ženy přicházejí na pláž. Je teplý slunný den, vlny si razí cestu jedna za...
Poslal faraon Chufu dceru do nevěstince?

Poslal faraon Chufu dceru do...

„Jsem bůh,“ prohlašuje pyšně faraon Chufu a jako neomezený vládce se také chová. S...
Vrah Manuel Delgado Villegas: Může za šílenství genetika?

Vrah Manuel Delgado Villegas: Může...

S podobným případem nemají španělské úřady zkušenosti… Schizofrenik, psychopat...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.