Je leest:

Water trilt zichzelf uit elkaar

Water trilt zichzelf uit elkaar

Auteur: | 29 juli 2002

Waterstofatomen van een watermolecuul gaan af en toe spontaan zo hard trillen dat het molecuul uit elkaar valt. Dat ontdekten natuurkundigen van het instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) in Amsterdam. De onderzoekers zijn verbonden aan de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM).

Tot voor kort dachten fysici dat water uiteen valt doordat zuurstofatomen van twee watermoleculen elkaar zo dicht naderen dat een waterstofproton (H+) van het ene naar het andere molecuul overspringt. Uit experimenten van hoogleraar Huib Bakker en dr Han-Kwang Nienhuys blijkt echter dat twee moleculen elkaar zelden of nooit voldoende naderen om een proton over te dragen. Hun proeven wezen anders uit.

De verbinding tussen twee watermoleculen maakt de verbinding binnen een watermolecuul zwakker. Door trillingsenergie toe te voegen breekt de binding binnen het molecuul en gaan protonen over. Zo ontstaat hydroniumion (H3O+) en een hydroxide-ion (OH-).

Bakker en Nienhuys bestookten vloeibaar water met infrarode lichtpulsen met een trillingsfrequentie van 1014 Hertz. Dit komt overeen met de trillingsfrequentie van waterstofatomen in watermoleculen. Deze pulsen doen hetzelfde als de spontane trillingen in vloeibaar water. Op deze manier konden de twee Amsterdamse natuurkundigen atomen op een gecontroleerde manier laten trillen. Ze bestudeerden de trillende atomen en zagen dat een tijdelijke extra trillingsenergie in de binding tussen een waterstof- en een zuurstofatoom diezelfde binding verzwakt.

Water is met twee waterstofatomen en één zuurstofatoom een van de eenvoudigste moleculen in de natuur, en leent zich goed voor experimenteel onderzoek.

Gevolg is dat de binding breekt en het watermolecuul ‘uit elkaar valt’. Doordat het waterstofatoom zich tussen zijn oorspronkelijke zuurstofatoom en een ander zuurstofatoom bevindt, kan het proton makkelijk naar een ander deeltje verhuizen. Dit proces vindt overigens alleen plaats in vloeibaar water. In de gasfase zijn watermoleculen stabieler.

De onderzoekers verwachten dat dit mechanisme zich niet alleen beperkt tot het uit elkaar trillen van water. In de toekomst zullen de Amsterdammers nagaan of dit inderdaad ook voor andere deeltjes geldt.

Zie ook

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 juli 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.