Идеи

Химики разрешили 200-летнюю проблему электролиза

Фото:

В 1806 году немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию электролиза, ставшую впоследствии известной как механизм Гротгуса. За двести лет многие ученые пытались исправить имеющиеся в ней неточности, но теория продолжала считаться верной. Пока израильские ученые после 17 лет исследований не представили убедительных доказательств новой гипотезы. Так что в следующем издании учебника по химии вместо механизма Гротгуса может уже быть описан механизм Пайнса.

В центре проблемы находится вопрос: как протон движется сквозь воду? Группами из трех молекул воды — к такому выводу пришел профессор Эхуд Пайнс из Университета Бен-Гуриона и его коллеги. Аналогичные идеи высказывали и ученые прошлого, однако, по словам профессора Пайнса, они не объяснялись правильной молекулярной структурой гидратированного протона, который по своей уникальной структуре способствует механизму Гротгуса.

«Споры вокруг механизма Гротгуса и природы сольватации протона в воде накалились, поскольку это одна из самых фундаментальных проблем химии. Понимание этого механизма — это чистая наука, которая раздвигает границы нашего знания и меняет одну из самых главных основ одного из самых важных природных механизмов переноса вещества и заряда», — сказал профессор Пайнс.

Когда несколько лет назад гипотеза Пайнса подтвердились теоретическими исследованиями других ученых, большая часть мирового научного сообщества не спешила принять новую модель движения протона в воде. Тогда Пайнс вместе с коллегами из Института Макса Бора (Германия) провел эксперимент снова, на этот раз направив на химическую систему рентгеновские лучи. Результаты подтвердили первоначальные выводы, сообщает Phys.org.

Рентгеновская абсорбционная спектроскопия измерила действие заряда протона на структуру внутренних электронов отдельных атомов кислорода воды. Как и было предсказано гипотезой, присутствие протона более всего воздействует на три молекулы воды, каждая из них в различной степени и, вместе с протоном, они формируют цепочки или группы из трех молекул воды с присоединенным протоном.

Из школьного курса химии нам известно, что валентность цинка — то есть его способность создавать связи с другими атомами — равна двум. Однако исследователи из США установили, что под действием определенного реагента этот элемент может стать трехвалентным, что фундаментально меняет его свойства и может привести к появлению новых промышленным материалов.