科学家证实水有两种液态形式,类似油与水共存

水是一种普遍但又不可思议的物质,至今我们都还未能完全了解水的特性。最近,纽约市立大学团队证明了水能以2种不同的液态存在,这项发现可以解释许多我们觉得水违反常理的“异常”。

我们最熟悉的水就是在常温长压下呈无色无味的透明液体,然而水对压力与温度变化的响应方式可能与其他液体完全不同,并且这些特性在许多实际应用、甚至维持生命功能都至关重要。

大约30年前,科学家就根据计算机模拟结果知道水以2种不同的液态面貌存在之可能性,这种假设违反主动,一直是水化学与物理学中最重要的问题之一。而由纽约市立大学教授Nicolas Giovambattista领导的团队最新研究表明,在低温约零下63℃的水能够以2种不同密度的液态存在,低压下为低密度液体,高压下则为高密度液体,两者具有明显不同的性质,密度相差约20%。

更奇特的是若给予适当条件,两种不同密度的水甚至能在同一环境存在,它们通过稀薄的界面隔开,类似于油和水。

几个月前,美国西北太平洋国家实验室(PNNL)化学物理学家Greg Kimmel、Bruce Kay团队投入研究的过冷水最新模型也表明,过冷水可以浓缩成高密度的液体状结构并与较低密度的结构共存,两者根据温度不同而改变比例,比如团队观察到当温度从245K降到190K,高密度液体结构比例就会迅速下降。

我们知道了过冷水会在高密度与低密度形式之间发生转变,水能载舟,也能覆舟不无道理,当水在生物化学、气候、保存、材料科学以及许多任务业过程中充当溶剂、产物、反应物或杂质等基本作用时,水的相态异常特性(如上述存在2种液态状态)也会影响许多科学和工程应用。

新论文发布在《科学》(Science)期刊。

(首图来源:pixabay)

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