UIT TWEE ONDERZOEKEN BLIJKT DAT ZELFS WATER KAN WORDEN GEKRAAKT

Water is de meest ingewikkelde vloeistof op aarde, maar via verfijndere experimentele technieken en krachtiger computersimulaties zijn twee groepen erin geslaagd water te `kraken'. Huib Bakker en Michel Kropman van het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica gebruikten supersnelle laserpulsen om te meten hoe watermoleculen zich bewegen in een dun schilletje rond opgeloste ionen van zouten als natriumchloride. Zij slaagden er als eersten in om deze watermoleculen te onderscheiden van alle andere. Een groep Duitse en Amerikaanse onderzoekers gebruikten de computer om de reacties in water te simuleren. Zo werd duidelijk hoe watermoleculen spontaan uiteen vallen (Science, 16 maart).

De FOM-onderzoekers bestraalden een dun laagje water met infrarode laserflitsen van een paar tiende picoseconde (een miljoenste van een miljoenste seconde). Deze brengen de bindingen in een watermolecuul aan het trillen. Op verschillende tijdstippen na de eerste flits werd met behulp van een tweede gekeken wat er met de trillingsenergie gebeurt. Het grootste deel van de moleculen was snel uitgetrild, maar tot verrassing van Bakker en Kropman bewogen watermoleculen in de directe nabijheid van opgeloste ionen zich wel twintig keer langzamer. Dat is belangrijk voor het begrip van chemische reacties tussen in water opgeloste moleculen of ionen. De omringende watermoleculen zorgen er weliswaar voor dat de wisselwerking tussen de reactanten wordt verlaagd, zodat een chemische reactie zich kan afspelen, maar zitten deze tegelijkertijd in de weg.

Watermoleculen zelf zijn ook chemisch actief. Eén op de tien miljoen valt spontaan uiteen in een positief en negatief geladen ion. Dit zeldzame verschijnsel is nog nooit experimenteel waargenomen, maar computersimulaties werd duidelijk dat water uiteenvalt doordat een waterstof-ion razendsnel wordt doorgegeven langs een keten van watermoleculen.