水以其溶解物质的能力而闻名。事实上，这种特性使其对所有生物都不可或缺。然而，水究竟是如何获得其赋予生命的pH值的，这个问题困扰了科学家多年。但现在，研究人员已经开发出该过程的第一个模型，他们已于上周五在《科学》杂志上发表了该模型。
化学家们早就知道，液态水中的水分子会自发地电离或分裂，产生水合氢离子和氢氧根离子。pH值反映了在所谓的自电离过程中从水分子中剥离的质子数量。但是，由于这种反应的短暂性，研究人员一直无法捕捉到分子分裂过程中的状态。反过来，这也阻碍了他们理解它是如何发生的。
因此，在高速计算机和复杂算法的帮助下，加州大学伯克利分校的菲利普·盖斯勒和他的同事们模拟了分裂过程。他们发现，当一些水分子偶然以特定结构围绕另一个水分子时，反应就会发生。这种排列产生了一个电场，将质子从中间的分子中拉出来。在十亿分之一秒内，这种结构解散，质子要么落回中心分子，要么被阻止返回，在这种情况下，它就变成了一个自由移动的质子。
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未来的实验是否会证实新模型所做的预测还有待观察。但科学家们表示，这项工作可能会使人们更好地理解和控制其他化学反应，例如用于制造药物的那些反应。