Вчені з Базельського університету в Швейцарії знайшли у води аномальне властивість, яке виражається в тому, що одні її молекули (пара-ізомери) вступають в хімічну реакцію краще, ніж інші (орто-ізомери). Стаття дослідників опублікована в журналі Nature Communications. Про це повідомляє видання Science Alert.

Молекула води існує в двох формах — орто- (о-) і пара-вода (р-вода), які відрізняються один від одного значенням повного ядерного спина, що складається з спинив складових молекулу ядер водню. У о-води він дорівнює одиниці, а у р-води — нулю. Спін не може змінюватися у ізольованих молекул, він також зберігається при зіткненнях з іншими молекулами і навіть при хімічних реакціях.

Відмінності в спинах впливають на обертальну симетрію, так молекула р-води буде симетричною, а о-води — антисиметричною (необхідний повний оборот для повернення до вихідного стану). Однак до сих пір не було відомо, чи можуть спини визначати різні хімічні властивості о- і р-води.

Дослідники створили в іонної пастці плазменно-пиловий кристал з іонів кальцію і діазеніліума (N2H +) і простежили, як різні форми води реагують з ним.

Оскільки пара-ізомери сильніше відхиляються в електростатичному полі завдяки своєму значному дипольному моменту, це дозволило вченим відокремити дві форми води один від одного. Потім кристал піддавався обстрілу молекулами води, а за кількістю залишилися іонів діазелініума дослідники визначили, який ізомер краще реагував з кристалом.

Виявилося, що обертальна симетрія молекул пара-води робила їх на 23 відсотки більше реакційноздатними, ніж орто-вода. Таким чином, було вперше продемонстровано, що вступ в хімічну реакцію багатоатомних молекул з іонами залежить від обертальної симетрії.