NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2014/ionen-plagen-protonen-in-water-nr-118/

Geprint op :
11 december 2018
16:15:55

Wetenschappers van FOM-instituut AMOLF hebben de protonen in water een stuk minder beweeglijk gemaakt. Ze deden dat door positief geladen ionen aan het water toe te voegen.

Protonen lossen op een bijzondere wijze in water op. Eerst bindt een proton aan een zuurstofatoom van een watermolecuul. Vervolgens verdeelt de positieve lading zich over de waterstofatomen van meerdere naburige watermoleculen. Het proton kan zich zeer efficiënt door water verplaatsen door de positieve lading naar de waterstofatomen van andere watermoleculen over te dragen. Door dit speciale mechanisme zijn protonen heel mobiel. Deze grote beweeglijkheid speelt een belangrijke rol in levende organismen.

Proton houdt negentien watermoleculen vast
Het verdelen van de positieve lading over meerdere watermoleculen heeft een groot effect op de structuur van de bijbehorende waterstofbruggen. De waterstofbruggen van moleculen die wat positieve lading op zich nemen, zijn sterker dan 'gewone' waterstofbruggen. Ze kunnen zich ook minder snel re-oriënteren of draaien. Een proton zet de watermoleculen als het ware klem. Eén proton kan maar liefst negentien watermoleculen in zijn greep houden.

Magnesium doet greep verslappen
Recent hebben wetenschappers van FOM-instituut AMOLF onderzocht of ze door het toevoegen van ionen de starre waterstofbruggen weer kunnen verslappen. Ze deden dat met behulp van diëlektrische relaxatiespectroscopie. Wat bleek? Toen de onderzoekers bijvoorbeeld magnesiumionen aan water toevoegden, konden de protonen hun greep op het water minder goed volhouden. Het effect van de protonen daalde met twintig procent als er 0,25 molair Mg2+ werd toegevoegd. Calciumionen zorgen voor een vergelijkbaar resultaat.

Oorzaak is Coulomb-repulsie
De onderzoekers denken dat calciumionen en magnesiumionen via zogeheten Coulomb-repulsie ervoor zorgen dat de positieve lading van het proton zich over minder watermoleculen verspreidt. Daardoor komen minder water moleculen klem te zitten en gaan minder watermoleculen langzaam draaien.

Meer informatie
Effect of cations on the hydrated proton, N. Ottosson, J. Hunger, and H.J. Bakker, J. Am. Chem. Soc. 136, 12808 (2014).