Fließendes Wasser Energetisiert Mineralien

Symbolbild: Fließendes Wasser. | Copyright: STA3816, CC-by-SA 3.0

Mainz (Deutschland) - Fließt Wasser über Glas oder Gestein, so passiert chemisch betrachtet mehr als bislang angenommen: Die elektrische Ladung mineralischer Oberflächen verändert sich selbst mitten einer Wasserströmung entscheidend, weil sich selbst dabei manche Ionen bevorzugt aus dem materiell lösen.

Wie Forscher ungefähr Mischa Bonn vom Max-Planck-Instituts für Polymerforschung sowie die belgischen Hochschule Namur hinein Fachjournal "Science" (DOI: 10.1126/science.1253793) berichten, entdeckten sie das die energetisierende Zug von fließendem Wasser Mit Stütze eines ausgeklügelten spektroskopischen Verfahrens.

Ob sowie wie wirksam sich selbst die Oberfläche dabei auf- oder entlädt, hängt demnach davon ab, ungefähr welches Mineral es sich selbst handelt sowie wie sauer oder basisch das strömende Wasser ist." Die Ladungsänderung kann dennoch so wirksam sein, dass sie einer Erhöhung die Säurekonzentration ungefähr etwa das Hundertfache entspricht", erläutert die Pressemitteilung die Max-Planck-Gesellschaft. "Mit die Änderung die Oberflächenladung verrichtet man unausweichlich elektrische Projekt sowie ändert somit die Kraft die Oberfläche sowie ihre Reaktivität." Daher könnte die aktuelle Erkenntnis Konsequenzen für das Verständnis zahlreicher chemischer Prozesse in Natur sowie in Industrie haben.

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Dass sich selbst die Ladung mineralischer Oberflächen in fließendem Wasser verändert, ist beliebig bisher unbekannter Faktor, die die Eigenschaften von Oberflächen sowie somit ihr chemisches Aufführung beeinflusst – sowie zwar geradezu allgegenwärtig: "Wenn Regentropfen eine Fensterscheibe herunter rinnen, wenn Bäche sowie Flüsse ihr Bett auswaschen, wenn Gestein erodiert oder wenn gelöste Reaktionspartner eingeschaltet einem festen Katalysator zusammenkommen", erklären die Forscher.

Noch lasse sich selbst die Bedeutung die neuen Erkenntnisse zwar nicht direkt abschätzen. Möglicherweise könnte sie dennoch gewaltig ausfallen: "So besteht die größte Einzelteil die Landoberfläche aus Mineralien, deren Oberflächen beständig oder zumindest stets wieder von fließendem Wasser, seien es Flüsse, Bäche oder Niederschläge überspült werden. Da sich selbst die Reaktivität von Mineralien in fließendem Wasser mit die Ladung ihrer Oberfläche ändert sowie sie sich selbst zudem - je später Oberfläche - schneller oder langsamer auflösen, könnten die Befunde des Teams ungefähr die Max-Planck-Forscher für die Bodenerosion sowie die Gesteinsverwitterung relevant sein. Die Verwitterung von Stein spielt wiederum eine Rolle in die langfristigen Entwicklung des Kohlendioxidgehalts in die Atmosphäre, weil dabei Kohlenstoffdioxid gebunden wird."

Die Oberflächenladung könnte auch bei Erosion sowie Verwitterung relevant sein: "Aufgrund unserer Erkenntnisse zu elementaren Lösungsvorgängen von Mineralien wird es nötig, etablierte geologische Theorien zu überprüfen sowie zu erforschen, welche Auswirkung die Änderung die Oberflächenladung auf Prozesse wie etwa Erosion sowie Verwitterung hat", erklärt Bonn. "Denn viele Modelle die Gesteinsverwitterung beruhen häufig auf experimentellen Untersuchungen in nicht bewegtem Wasser."


Bewegt sich selbst Wasser, hier dargestellt durch rote Kugeln für Sauerstoff sowie weiße Kugeln für Wasserstoff, über eine Mineralienoberfläche lösen sich selbst Ionen, symbolisiert durch die grauen Kugeln, von die Oberfläche. Diese, dennoch auch das Wasser aufladen sich selbst so auf. | Copyright: MPI für Polymerforschung

In ihren Experimenten ließen Bonn sowie sein Team unterschiedlich saures sowie basisches Wasser zum einen über Kalziumdifluorid strömen. "Dabei lösen sich selbst bevorzugt negativ geladene Fluoridionen von die Oberfläche, während die positiven Kalziumionen dort verbleiben. Welche Ladung die Oberfläche dabei annimmt, hängt davon ab, ob diese in unbewegtem Wasser eine positive oder negative Ladung trägt sowie wie hoch diese ist." Denn wie Wissenschaftlerin bereits lange wissen, lädt sich selbst eine mineralische Oberfläche auch auf, wenn sie von unbewegtem Wasser benetzt wird, weil sich selbst dabei manche Ionen besser lösen als andere. "Die Ladung hängt davon ab, ob das Wasser sauer oder basisch ist. Wenn die Forscher ihr Experiment mit Kalziumdifluorid in kalorienarm basischem Wasser begannen, in dem die Oberfläche nur kalorienarm negativ geladen war, konnten sie die Oberfläche durch den Wasserstrom umpolen.

Zum anderen untersuchte das Forscherteam Siliziumdioxid, den Hauptbestandteil von Quarzglas, mitten fließendem Wasser. In neutralem sowie basischem Wasser ist dessen Oberfläche negativ geladen. Bewegt sich selbst das Wasser jedoch, verringert sich selbst die negative Ladung, weil sich selbst negativ geladene Ionen die Kieselsäure lösen. In neutralem Wasser entlädt sich selbst die Oberfläche dabei zumal stark. Strömt saures Wasser über das Mineral, lösen sich selbst ebenfalls Kieselsäure-Moleküle, allerdings ungeladene. So verändert sich selbst die Ladung die Oberfläche nicht.

"Unsere Methode gibt dabei auch Aufschluss über die Ordnung, die durch die elektrische Ladung verursacht wird", sagt Mischa Bonn abschließend. "Daher können wir die Ladung geradewegs ‚vor Ort‘ bestimmen sowie nett interpretieren, was eingeschaltet die Oberfläche geschieht." Genau daran haperte es bei anderen Experimenten, bei denen die Ladung flach nicht geradewegs eingeschaltet die Mineralienoberfläche gemessen werden kann.

Jetzt dennoch hat er mit seinem Team die elektrische Spur entdeckt, die fließendes Wasser beinah überall auf der blaue Wandelstern hinterlässt. Und weil sich selbst mit die Oberfläche eines Minerals auch das fließende Wasser auflädt, handelt es sich selbst bei jedem Fluß offenbar ungefähr einen Strom hinein doppelten Wortsinn.

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Quelle: mpg.de

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