充满好奇心的科学家每天都有许多天马行空的想法,如果把水滴弄的越来越小,它还会那么“懒惰”吗?2020年11月23日,《美国科学院院刊》(PNAS)刊出了斯坦福大学Fritz B. Prinz教授和Richard N. Zare院士课题组的一项惊人发现:水冷凝成不到10μm大小的水滴后,最快30秒就会自发形成过氧化氢(H2O2),浓度最高可达4 ppm。请注意是自发形成,也就是说根本不需要加入什么催化剂,更不需要外部电场,平时“温文尔雅”的水就变成消毒液了。小编在看到这个消息的时候跟大家的想法是一样的,内心一万个问号在奔腾,这是真的吗?下班第一件事就是赶紧回家看看厨房的锅盖还好吗。
图6. 环境湿度和温度对H2O2浓度的影响。最后,研究者还研究了环境湿度和温度对冷凝水中H2O2浓度的影响。发现当相对湿度在40%时,液滴的生长要比55%和70%慢,H2O2浓度达到最大的时间推迟到了3分钟,湿度大于55%后,对H2O2生成没有影响;当相对湿度从40%增加到55%后,H2O2的最大浓度也从0.5 ppm提高到了4 ppm。当冷却表面温度为-2.8℃时,冷凝水结冰,未检测到H2O2;在12.2℃时,没有发生冷凝;在3.5℃时,H2O2的浓度最高,约3.9 ppm。世界上第一个氧气分子就此诞生一般都认为,在动物、植物和人类存在之前,世界上的氧气是通过水的光分解反应生成的。根据实验结果,Zare认为世界上第一个氧气分子就来自H2O2的分解,而且水蒸气自发形成H2O2这一过程在地球上有水之后就默默的开始了,只是一直不为人所知。研究者认为水蒸气冷凝就能生成H2O2,这是一种既简单又经济的绿色杀菌工艺,而且这一研究还顺便为酸雨的形成提供了一种可能的途径,即H2O2在对流层中将二氧化硫光氧化成硫酸导致了酸雨的形成。小结:斯坦福大学Fritz B. Prinz教授和Richard N. Zare院士课题组证实当水蒸气冷凝成不到10 μm的液滴后,会在Si片、塑料、玻璃和金属表面自发形成H2O2,而且其浓度随着冷凝时间、表面特性、环境湿度和温度的变化而不同。当冷凝表面有利于水蒸气成核和生长、环境湿度大于55%、温度在3.5℃时有利于H2O2的产生,浓度最高可以达到4 ppm。这一自发的过程在地球上有水之后一直在发生,它促进了地球上氧气的生成。作者简介
Richard N Zare,国际著名物理化学,分析化学家,美国斯坦福大学化学系前系主任。1976年,以37岁的年龄当选美国科学院院士和美国艺术与科学院(AAAS)院士;2004年,当选中国科学院外籍院士、欧洲科学院、瑞典皇家学院、英国皇家学会等科学院院士;2009年,当选发展中国家科学院(第三世界科学院)通讯院士。迄今为止,Zare教授已在Science、Nature、PNAS、JACS、Angew. Chem.、Phys. Review Letts等杂志发表论文850篇。