Uusi kriittisen pisteen löytö vedestä

Vesi, joka on sekä kaikkialla läsnä oleva että välttämätön elämälle maapallolla, käyttäytyy hyvin oudosti verrattuna muihin aineisiin. Veden tiheys, ominaislämpö, viskositeetti ja kokoonpuristuvuus reagoivat paineen ja lämpötilan muutoksiin täysin päinvastoin kuin muiden tuntemiemme nesteiden.

Tukholman yliopiston tutkijat ovat kansainvälisiä kumppaneiden kanssa ja röntgenlasereiden avulla pystyneet määrittämään kriittisen pisteen olemassaolon alijäähtyneessä vedessä noin -63 °C:ssa ja 1000 ilmakehän paineessa.

Tutkijoiden mukaan nämä tulokset viittaavat siihen, että kokeemme ovat suoraan osoittaneet kriittisen pisteen läheisyyttä alijäähdytetyssä vedessä ja tämän kriittisen pisteen läsnäolo aiheuttaa sen outojen ominaisuuksien alkuperän.

Vesi onkin ainutlaatuista, koska se voi esiintyä kahdessa nestemäisessä makroskooppisessa olomuodossa, joilla on erilaiset tavat sitoa vesimolekyylit toisiinsa matalassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa.

Kun lämpötila nousee ja paine laskee, syntyy tila, jossa kahden nestemäisen olomuodon välinen ero häviää ja jäljellä on vain yksi faasi. Kyseessä on erittäin epävakaa olomuoto, joka aiheuttaa vaihteluita laajalla lämpötila- ja painealueella aina ympäristön olosuhteisiin asti.

Vesi vaihtelee kahden nestemäisen olomuodon ja niiden seosten välillä ikään kuin se ei pystyisi tekemään päätöstä. Juuri nämä vaihtelut antavat vedelle sen epätavalliset ominaisuudet. Kriittisen pisteen jälkeen olevaa tilaa kutsutaan superkriittiseksi, ja ympäröivä vesi on sitten tässä tilassa.

Tutkimuksen toinen merkittävä havainto on, että järjestelmän dynamiikka hidastuu sen saapuessa kriittiseen pisteeseen. ”Näyttää melkein siltä, ettei kriittisestä pisteestä pääse pois, jos sinne on jouduttu, aivan kuin mustan aukon kohdalla”, sanoo kemiallisen fysiikan tutkija Robin Tyburski.

”Veden outojen ominaisuuksien alkuperästä on käyty kiivasta keskustelua yli vuosisadan ajan Wolfgang Röntgenin varhaisista töistä lähtien”, selittää Anders Nilsson. ”Veden fysiikkaa tutkivat tutkijat voivat nyt päätyä malliin, jonka mukaan vedellä on kriittinen piste alijäähtyneessä tilassa.

Seuraava vaihe on selvittää näiden löydösten vaikutukset veden merkitykseen fysikaalisissa, kemiallisissa, biologisissa, geologisissa ja ilmastoon liittyvissä prosesseissa. Tämä on suuri haaste seuraavien vuosien aikana.”

Aiheesta aiemmin:

Kävelevää vettä ja jään sähköistä poistoa

Nestemäisen veden kahdet kasvot

Elektronit vedessä ja särkyneinä