Chemie Tanz von drei Wassermolekülen beobachtet
Wasser sieht zwar wie eine einfache Flüssigkeit aus, ist aber alles andere als leicht zu analysieren. Doch nur wenn man das Zusammenspiel der Moleküle versteht, sind die besonderen Eigenschaften von Wasser zu erklären.
Neue Erkenntnisse zu den Eigenschaften von Wasser hat ein internationales Forschungsteam um Prof. Dr. Martina Havenith von der RUB auf molekularer Ebene gewonnen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie beschreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Interaktionen von drei Wassermolekülen mit zuvor unerreichter Genauigkeit. Die Ergebnisse helfen, die Energielandschaft der Wassermoleküle und somit auch ihre Eigenschaften besser zu verstehen und unter bestimmten, auch extremen Bedingungen vorhersagen zu können. Der Artikel ist am 19. April 2020 online erschienen.
Erst zwei, dann drei Moleküle analysiert
Obwohl Wasser auf den ersten Blick eine denkbar einfach aufgebaute Flüssigkeit zu sein scheint, hat es einige ungewöhnliche Eigenschaften, zum Beispiel ist seine Dichte in gefrorenem Zustand geringer als in flüssigem Zustand. Flüssigkeiten werden normalerweise sehr gut durch das paarweise Zusammenspiel eines Moleküls mit seinem direkten Interaktionspartner beschrieben, was in der Regel für eine gute Charakterisierung ausreichend ist. Es reicht also zu betrachten, wie zwei Moleküle wechselwirken – allerdings nicht bei Wasser.
Die paarweise Interaktion zwischen jeweils zwei Wassermolekülen macht 75 Prozent der Energie aus, die Wasser zusammenhält. Um die restlichen 25 Prozent zu verstehen, muss die Interaktion von drei Molekülen betrachtet werden. Nachdem Martina Havenith, Leiterin des Lehrtuhls für Physikalische Chemie II, und ihre US-amerikanischen Kooperationspartner 2019 bereits die Interaktion von zwei Wassermolekülen präzise analysiert hatten, beschrieben sie in der aktuellen Arbeit nun die Interaktion von drei Molekülen mithilfe der Terahertz-Spektroskopie. Die Arbeiten fanden statt im Rahmen des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation, kurz Resolv. Die Bochumer Gruppe kooperierte mit der Emory University in Atlanta und der University of Mississipi.
