У чистой воды кислая поверхность. Это подтверждается расчетами и экспериментами международной команды ученых. Было определено, что у нейтральной в объеме воды (pH 7) на границе с воздухом pH составляет 4.8 и менее.
Это явление может оказывать большое влияние на многие процессы. Например, важные химические реакции в атмосфере протекают на поверхности капель воды. pH является основным фактором для многих из них. Также кислотность влияет на поглощение CO2 поверхностью океана. В молекулярной биологии описываемый эффект имеет место при контакте воды с гидрофобными участками белков.
В последнее время стало очевидным, что поверхность воды имеет свойства, отличные от объема. Было показано, что концентрация растворенных ионов на поверхности может быть иной. Но вот скопление ионов гидроксония H3O+ происходит по исключительным причинам.
Обычно молекула H2O может образовать четыре водородных связи со своими соседями, а ион H3O+ только три, т.к. атом кислорода в нем уже не может участвовать в водородной связи.
Таким образом, ион гидроксония ведет себя как амфифильная молекула – имеет и гидрофильную, и гидрофобную части. Поэтому такие ионы предпочитают находиться на границе раздела, «высовывая» атом кислорода из воды. Избыток гидроксония на поверхности был подтвержден спектроскопическими методами.
Также было определено, что замена дейтерия в тяжелой воде D2O на атом водорода на поверхности нанокристаллов льда протекает в 20 раз быстрее, чем в его объеме. А эта скорость зависит как раз от концентрации гидроксония.
И, наконец, был рассчитан pH-фактор поверхности воды, который не превысил величины 4.8. Теперь встает вопрос, как же проверить это значение экспериментально.
Работа "Water surface is acidic" была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
