油与水不相溶是常识,但科学家想颠覆它
科普小知识2022-08-10 10:30:28
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油和水是不混溶的,这是众所周知的常识,但一项新的发现可能会推翻这一常识。根据英国物理学家网络8月28日的一份报告,英国爱丁堡大学的科学家创造了一个高压环境,并首次发现排水甲烷也能溶解在水中。以类似的方式,其他疏水分子可以溶解在水相中,以开发各种廉价和环境友好的新型工业溶剂。
发表在最新一期《科学进步》杂志上的这项研究中,科学家模拟了相当于深海海底和天王星、海王星等行星的高压,并将其应用到装满水和甲烷的小容器中。他们用甲烷和水分子填充了两颗超锋利钻石之间的空间。通过不断挤压两颗钻石的钻尖,他们获得了20,000标准大气压的高压,比世界海洋最深处马里亚纳海沟底部的压力高20多倍。
研究人员用显微镜观察到,甲烷更像是在常压下漂浮在水中的油滴,甲烷和水是不可溶的,但在20,000标准大气压下,漂浮的油滴消失,甲烷完全溶解在水中。他们解释说,随着压力逐渐增加,甲烷分子不断收缩,而水分子的大小保持不变。当压缩的甲烷分子大小合适后,它们就“嵌入”在水分子之间并“融合”在一起。
实验室中经常使用甲烷来研究疏水性油分子的特性。甲烷可以溶解在水中的发现意味着其他疏水分子也可以像甲烷一样在高压下溶解在水中。进一步研究高压下甲烷和水的相互作用以及甲烷和水融合后的物理和化学性质,将有助于研究人员找到新的工业溶剂来替代现有的昂贵且对人体有害的溶剂成分。
研究人员说,由于实验产生的高压条件与深海海底和太空系统非常相似,他们可以建立一个新的模型来研究海底世界中甲烷等疏水性物质的行为,并模拟土星和海王星等不同的恒星来研究这些恒星中与生命相关的化学物质及其相互作用。
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