Su, Nasıl Kendiliğinden Hidrojen Peroksit Oluşturabiliyor?

Küresel bir pandemiye girdiğimizden beri, mikro damlacıklarla çevrili olduğumuzun çok daha fazla farkındayız. Nemli havalarda veya öksürük, hapşırma veya konuşma ile dışarı atılan bu damlacıklar, kirlilikten grip gibi virüslere kadar çok küçük partikülleri yanlarında taşıyabilir.

2019'da, bu çevresel su zerreciklerinin temel kimyası bir sürpriz yaptı: Araştırmacılar, su damlacıklarının bir şekilde kendiliğinden küçük ama önemli miktarlarda hidrojen peroksit (H2O2) oluşturabileceğini buldu.

Evet, saçları beyazlatmak veya yaraları dezenfekte etmek için kullandığımız zayıf asidik maddeden bahsediyoruz.

Şimdi bir araştırma ekibi, katı yüzeylerle temas halinde spontan reaksiyonun meydana geldiğini ve bunun mevsimsel gripte rol oynayabileceğini keşfetti.

Her iki keşfin de parçası olan Stanford Üniversitesi kimyagerlerinden Richard Zare, "En sık karşılaşılan maddelerden biri olan su hakkında çok şey bildiğimizi düşünüyoruz, ancak sonra aslında öyle olmadığını fark ediyoruz" diyor.

Toplu olarak, su oldukça kararlıdır, ancak onu küçük damlacıklara bölmek, nasıl davrandığını büyük ölçüde değiştiriyor gibi görünmektedir.

Nesneler boyut olarak küçüldükçe, göreceli hacimleri yüzey alanlarından daha hızlı azalır. Bu, küçük bir su damlacığının, bir bardakta, bir kovada veya gölde bulunanlardan çok daha büyük bir oranda moleküllerinin çevredeki ortama maruz kalacağı anlamına gelir.

Jianghan Üniversitesi kimyager Bolei Chen, Zare ve meslektaşları, hidrojen peroksitin oluşumunun bu yüzeyde olduğunu doğruladı.

Ekip, H2O2 varlığında parlayan bir boya kullanarak, bir cam yüzeye temas eden damlacıklardaki oluşumunu haritaladı ve en çok iki madde türü arasındaki arayüzde konsantre olduğunu buldu

Araştırmacılar, H2O2'nin, damlacıklar, havamızda yüzen toprak veya daha ince tozlar dâhil olmak üzere dokuz diğer katıya temas ettiğinde de üretildiğini gösterdi.

Daha önceki bir çalışmada, suyun havadan soğuk yüzeylere yoğunlaşmasıyla doğal olarak meydana geldiğini de gösterdiler. Dahası, H2O2 miktarı nemle birlikte arttı.

Damlacıkların ekstra oksijen atomunu nereden çaldığını anlamak için araştırmacılar, cam yüzeye ağır bir oksijen 180 izotopu uyguladılar.

Tabii ki, damlacıklar, camın yüzeyindeki 18O atomlarını benimseyerek hidrojen peroksit oluşturdular ve bu, yüzey malzemesine bağlı hidroksil radikalleri olarak adlandırılan uyarılabilir hidrojen ve oksijen elementlerinin kaynak olduğunu doğruladı.

Asit oluşurken, Chen ve ekibi, boyanın artan parıltısıyla birlikte katıdan toprağa akan bir elektrik akımını da ölçebildi.

Bu, temas elektrifikasyonu adı verilen ve hidroksil radikallerini yaratan bir süreçte elektron değişiminin gerçekleştiğini öne süren önceki çalışmaların bulgularını doğruladı.

Zare, "Temaslı elektrifikasyon, viral solunum yolu hastalıklarında neden mevsimsellik olduğunu kısmen açıklamak için kimyasal bir temel sağlıyor" diyor.

Az miktarda hidrojen peroksit taşıyan ılık yaz havasında artan nem ile birlikte, dolaşımdaki patojenlerin üstesinden gelmesi gereken bir başka engel daha olabilir.

Buna karşılık, serin ve kuru kış havası, virüslere bir burundan diğerine atlamada küçük bir avantaj sağlayabilir.

Bu araştırma PNAS'ta yayınlandı.