- Источник:
PaulPaladin via Legion Media
Исследователи из Северо-Западного университета (США) впервые на видео, как атомы водорода и кислорода сливаются, образуя молекулы воды. Кроме того, что это первое нановидео известной всем реакции, оно может положить начало новой технологии генерации воды «по требованию», например, в космосе. Результаты работы и видео появления H2O в журнале PNAS.
Снять встречу водорода с кислородом в мельчайших молекулярных подробностях позволила недавно разработанная методика. Команда использовала для наблюдения за процессом высоковакуумные просвечивающие (трансмиссионные) электронные микроскопы ПЭМ. А также специально подготовленные образцы с редким элементом — палладием.
Известно, что этот действительно драгоценный и редкий металл служит хорошим катализатором для этой реакции и может быстро образовывать воду из двух газов. Однако, как именно это происходит, до сих пор оставалось неясно.
Частицы палладия были помещены в нанореакторы, имеющие форму сот и заключенные в ультратонкие стеклянные мембраны. Туда вводили газообразные водород и кислород и наблюдали через мощнейшие микроскопы, что происходит. Оказалось, что сначала атомы водорода проникают в палладий, из-за чего атомы металла удаляются друг от друга, и он расширяется. Затем на его поверхности начинают появляться крошечные, наноразмеров, пузырьки воды.
«Это может быть самый маленький пузырек воды, когда-либо сформированный, который можно наблюдать напрямую. И это не то, чего мы ожидали. К счастью, мы это записали, поэтому можем доказать другим людям, что мы не сумасшедшие».
Проведя серию таких экспериментов, ученые выяснили, что самого быстрого получения пузырьков воды на палладии можно добиться, если сначала вводить в образцы водород, давая ему проникнуть в металл. А затем добавлять кислород, который «вытягивает» водород обратно, образуя воду на поверхности.
Реакция H2O: как из водорода и кислорода получается вода — видео
Открытие будет иметь практическое применение. Для этой реакции не требуются такие экстремальные условия, как высокие температуры, огонь и тому подобное. Поэтому ее можно использовать для генерации воды в засушливых условиях, в том числе в дальнем космосе и на других планетах, говорят авторы. Для этого понадобятся только металл и газы.
Исследователи предположили, как могла бы выглядеть эта технология: если заранее подготовить образцы палладия, заполненного водородом, и загрузить их в корабль, космонавтам нужно было бы только добавить кислород для получения питьевой воды, когда потребуется.
И хотя палладий — довольно дорогой элемент, он не расходуется в процессе реакции, а значит, образцы можно будет использовать снова и снова. «Потребляется только газ, а водород — самый распространенный газ во Вселенной», — напоминают авторы. Способ может пригодиться и на Земле — чистая питьевая вода никогда не перестанет быть одной из важнейших потребностей человека.
Возможно, когда-нибудь эта простая технология заменит людям постапокалипсиса костюмы для получения воды из биологических жидкостей, как во вселенной «Дюны».
