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Die Energie eines Elektrons, das in Wasser eindringt, wurde gemessen

11.02.2018

Mitarbeiter mehrerer US-Forschungsorganisationen haben Methoden zur Berechnung der Energie verbessert, die freigesetzt wird, wenn ein Elektron auf flüssiges Wasser trifft. Auf ihrer Grundlage erhielten sie die derzeit genaueste Schätzung dieser Menge. Diese Informationen helfen bei der Untersuchung chemischer Reaktionen, die in der aquatischen Umwelt auftreten.

Wenn das Elektron ins Wasser gelangt, wird es von ihm eingefangen und beginnt nach einiger Zeit, an den darin stattfindenden chemischen Reaktionen teilzunehmen (tatsächlich stellen sie alle die Übertragung von Elektronen von einem Molekül auf ein anderes dar). Das setzt etwas Energie frei. In bisherigen Studien wurde sie eher weitgehend theoretisch bestimmt. Gleichzeitig erforderte die Computersimulation der Wechselwirkungsreaktionen von Elektronen mit Wassermolekülen eine große Rechenleistung. Und die experimentellen Daten waren aufgrund der Schwierigkeit, diesen Parameter zu messen, äußerst unvollständig.

Die Autoren des diskutierten Artikels verbesserten die Algorithmen zur Berechnung der Wechselwirkungsenergie eines in Wasser eintretenden Elektrons mit seinen Molekülen und verwendeten neue Computermodelle für Berechnungen sowie einige neue experimentelle Methoden zur Bestimmung dieser Energie. Sie fanden also heraus, dass es darauf ankommt, wo das Elektron auftrifft – in die Oberflächenschicht des Wassers oder in dessen Dicke. Im ersten Fall beträgt die Energie 0,8 Elektronenvolt, im zweiten Fall ist sie merklich geringer - von 0,1 bis 0,3 Elektronenvolt. Diese Werte unterscheiden sich deutlich von den früher ermittelten, in deren Zusammenhang Forscher die bestehenden Konzepte für ihre Berechnung kritisch hinterfragen.

Die während der Studie gewonnenen Informationen werden dazu beitragen, die Dynamik chemischer Reaktionen in der aquatischen Umwelt besser zu verstehen. Wasser löst eine Vielzahl von Stoffen, und die meisten der untersuchten Reaktionen finden darin statt. Die Kenntnis ihrer Mechanismen ist nicht nur für die chemische Produktion, sondern auch für die Biologie notwendig: Nahezu alle chemischen Prozesse in lebenden Systemen finden in flüssigem Wasser statt.

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