水以其溶解物質的能力而聞名。事實上，這種特性使其對所有生物都不可或缺。然而，水究竟是如何獲得其賦予生命的pH值的，這個問題困擾了科學家多年。但現在，研究人員已經開發出該過程的第一個模型，他們已於上週五在《科學》雜誌上發表了該模型。
化學家們早就知道，液態水中的水分子會自發地電離或分裂，產生水合氫離子和氫氧根離子。pH值反映了在所謂的自電離過程中從水分子中剝離的質子數量。但是，由於這種反應的短暫性，研究人員一直無法捕捉到分子分裂過程中的狀態。反過來，這也阻礙了他們理解它是如何發生的。
因此，在高速計算機和複雜演算法的幫助下，加州大學伯克利分校的菲利普·蓋斯勒和他的同事們模擬了分裂過程。他們發現，當一些水分子偶然以特定結構圍繞另一個水分子時，反應就會發生。這種排列產生了一個電場，將質子從中間的分子中拉出來。在十億分之一秒內，這種結構解散，質子要麼落回中心分子，要麼被阻止返回，在這種情況下，它就變成了一個自由移動的質子。
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未來的實驗是否會證實新模型所做的預測還有待觀察。但科學家們表示，這項工作可能會使人們更好地理解和控制其他化學反應，例如用於製造藥物的那些反應。