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ERC

SULIWA Ergebnis in Kürze

Project ID: 208528
Gefördert unter: FP7-IDEAS-ERC
Land: Österreich

Der amorphe Polymorphismus des Wassers 

Die Allgegenwart des Wassers sowie seiner zahlreichen verwirrenden Eigenschaften hat eine lange Geschichte der Forschung ausgelöst. Aber trotz der mehr als 100 Jahre der Forschung decken die Wissenschaftler immer noch aufschlussreich neue faszinierende Eigenschaften auf. 
Der amorphe Polymorphismus des Wassers 
Wasser ist die einzige Substanz, die in der Natur in festen, flüssigen und gasförmigen Phasen angetroffen werden kann. Insbesondere in der festen Phase existiert es in einer Vielzahl von kristallinen Formen und glasartigen Zuständen, Amorphes Eis genannt. Die Anzahl der verschiedenen Abkürzungen, die für seine Beschreibung verwendet werden, ist repräsentativ für die vielen Arten, in denen es hergestellt werden kann.

Wie viele verschiedene Amorphes Eisarten gibt es? Diese noch offene Frage, die sich auf die Unterscheidung, Definition und Identifizierung von glasartigen Zuständen von Wasser bezieht, wurde von dem durch die EU geförderten Projekt SULIWA (Deeply supercooled liquid water) untersucht. In den fünf Jahren der Studie konnten Wissenschaftler nur an der Oberfläche der Tieftemperaturphasen des Wassers kratzen.

So entdeckte das SULIWA-Team eine neue hochdichte flüssige Form von Wasser bei Temperaturen oberhalb von - 157 ° C. Dies ist die niedrigste Temperatur, bei der flüssiges Wasser jemals beobachtet wurde. Darüber hinaus fanden die Wissenschaftler bei einer Temperatur von - 130 ° C heraus, dass diese Flüssigkeit mit einer anderen, flüssigen Phase von Wasser mit niedriger Dichte koexistieren kann.

Wissenschaftler erforschten mögliche Reaktionen, die bei so niedrigen Temperaturen erfolgen können, wie die Aufnahme eines Gastmoleküls in einem Eis-Gitter und die Protonierungsreaktion. Keine dieser Reaktionen war zu langsam. Die Beobachtung eines solchen Flüssigkeit-Polymorphismus soll der Schlüssel zu Fragen sein, wie etwa, warum das Wasserverhalten so anders ist und warum Eis auf flüssigem Wasser schwimmt.

Eis wird nicht nur bei Temperaturen unterhalb von - 100 ° C angetroffen, sondern auch in der Erdatmosphäre bei Temperaturen von bis zu 0 ° C. SULIWA untersuchte den Prozess frierender Wassertröpfchen mit überraschenden Ergebnissen. Je nach ihrer Größe, nachdem die Tropfen erstarrt sind, bedeckt eine flüssige Schicht den gefrorenen Kern. Diese zweite Schicht erstarrte nach weiterer Abkühlung oder wurde zu einer glasigen Schicht.

Die Ergebnisse von SULIWA werden zu einem besseren Verständnis der Mikrophysik der Wolken und zu Verbesserungen der Erdklimamodelle beitragen. Insbesondere ist die Albedo von Wolken anders, wenn kristallines Eis, glasiges Wasser oder flüssige Lösungen die Oberfläche der Teilchen bedecken. Und so konnten neue Argumente in der lang anhaltende Debatte über die zahlreichen Besonderheiten des Wassers hervorgebracht werden. 

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Wasser, glasiger Zustand, amorphes Eis, SULIWA, flüssiges Wasser, flüssiger Polymorphismus
Datensatznummer: 188482 / Zuletzt geändert am: 2016-09-08
Bereich: Umwelt