|
|
De onderzoekers hebben met speciale femtoseconde (1 fs = 10-15 s) lasertechnieken gemeten hoe snel watermoleculen in verschillende zoutoplossingen kunnen draaien (reoriënteren). Deze reoriëntatie vindt plaats op picoseconde tijdschaal (1 ps = 10-12 s). Door twee technieken te combineren die gevoelig zijn voor de reoriëntatie langs verschillende assen van het watermolecuul – de p (dipool)-as en de m (OH groep)-as – werd een compleet beeld van het effect van ionen op de waterdynamica verkregen. Waar watermoleculen in bulk water alle kanten op kunnen draaien blijkt dat watermoleculen naast ionen alleen nog maar rond één specifieke as kunnen draaien (zie figuur 1 en 2). Watermoleculen naast cationen blijken te draaien als een soort propellertje rond de p-as, waarbij de twee OH-groepen de rotorbladen zijn. Naast een anion vindt iets soortgelijks plaats: nu blijft één van de OH-groepen naar het ion wijzen, terwijl de andere OH-groep het rotorblad van de propeller vormt. Deze ‘semi-rigide hydratatie–schil’ van water rond ionen blijft over het algemeen beperkt tot de eerste schil van watermoleculen rondom een ion. Afhankelijk van de sterkte van de interactie van het ion met het water, kan het aantal watermoleculen in de semi-rigide schil oplopen tot zes. Buiten deze schil gedraagt het water zich zoals in puur water, wat betekent dat de watermoleculen zowel snel rond de p-as als rond de m-as kunnen draaien.
|
