Вода может спонтанно образовывать перекись водорода, и мы наконец-то понимаем, почему

Вода может спонтанно образовывать перекись водорода, и мы наконец-то понимаем, почему (Daniel Haug/Moment/Getty Images)

После того, как мы погрузились в глобальную пандемию, мы, вероятно, гораздо лучше осознаем, что нас окружают микрокапли воды. Во влажном воздухе или при кашле, чихании или разговоре эти капли могут нести с собой мельчайшие частицы, от загрязнения до вирусов, таких как грипп.

Еще в 2019 году основной химический состав этих частиц воды из окружающей среды преподнесли сюрприз: исследователи обнаружили, что обычные, безвредные капли воды могут каким-то образом спонтанно образовывать небольшие, но значительные количества перекиси водорода (H2O2).

Да, то же самое слабокислотное вещество, которое мы используем для отбеливания волос или дезинфекции ран.

Теперь группа исследователей обнаружила, что спонтанная реакция возникает при контакте с твердыми поверхностями, и это может играть роль в сезонности гриппа. .

«Мы думаем, что знаем так много о воде, одном из наиболее часто встречающихся веществ, но потом мы унижены», — говорит химик из Стэнфордского университета Ричард Зар, ​​принимавший участие в обоих открытиях.

В массе вода довольно стабильна, но разделение ее на крошечные капли резко меняет ее поведение по сравнению с ней.

По мере того, как объекты уменьшаются в размерах, их относительный объем уменьшается быстрее, чем площадь их поверхности. Это означает, что крошечная капля воды будет иметь гораздо большую долю своих молекул, подверженных воздействию окружающей среды, чем молекулы в стакане, ведре или озере.

Именно на этой открытой поверхности перекись водорода подтвердили химики Университета Цзянхань Болей Чен, Заре и их коллеги.

Используя краситель, который светится в присутствии H2O, команда нанесла на карту его появление в каплях, контактирующих со стеклянной поверхностью, и обнаружили, что он был наиболее сконцентрирован на границе раздела двух типов вещества.

Исследователи продемонстрировали H2O2  sub>был также произведен, когда капли коснулись девяти других твердых тел, включая почву или более мелкую пыль, плавающую в нашем воздухе.

В предыдущем исследовании они также показали, что это произошло естественным образом, просто когда вода конденсируется из воздуха на холодные поверхности. . Более того, количество H2O2 увеличивалось с влажностью.

«Похоже, что контактная электризация с образованием перекиси водорода является универсальным явлением в воде. -твердые поверхности раздела», – объясняет Заре.

Чтобы выяснить, откуда капли крадут лишний атом кислорода, исследователи обработали поверхность стекла тяжелым изотопом кислорода 18O.

Конечно же, капли образовали перекись водорода, приняв на поверхность стекла 18атомы O , подтверждая, что источником были возбудимые элементы водорода и кислорода, называемые гидроксильными радикалами, прикрепленными к поверхностному материалу. .

По мере образования кислоты Чен и его команда смогли также измерить электрический ток, протекающий от твердого тела к земле по мере усиления свечения красителя.

Это подтвердило результаты предыдущих исследований, которые предполагали, что обмен электронами происходит в процессе, называемом контактной электризацией, создавая гидроксильные радикалы.

Это, конечно, не так. Это не исключает того, что часть сырья может быть получена из других источников в окружающей среде, таких как озон (O3), пишет команда в своей статье. Но это подтверждает, что достаточно капель воды и твердой поверхности.

«Контактная электрификация обеспечивает химическую основу для частичного объяснения сезонности вирусных респираторных заболеваний», — говорит Заре.

>

Поскольку повышенная влажность теплого летнего воздуха содержит небольшое количество перекиси водорода, это может стать еще одним препятствием для циркулирующих патогенов.

Напротив, прохладный и сухой зимний воздух может просто стать источником вирусов. это маленькое преимущество в перепрыгивании с одного сморкающегося носа на другой.

Это исследование было опубликовано в PNAS.

logo