原文刊载於台大化学系系刊 李俊毅译 蔡蕴明教授校稿 译自 http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2007/April/26040702.asp Water's surface is acidic 水表面是酸性的 纯水有着酸性的表皮！如此具震撼性的见解现今已被一组国际科学家团队以实验及计 算确认。以色列耶路撒冷希伯来大学的Victoria Buch教授及她的合作夥伴发现纯水pH值 从主体的7降至与空气接触表面的4.8甚至更低，几乎可说是和啤酒一样酸。 这项发现可能对许多的学门具有显着的影响。在大气层中，微量气体会在云中水滴的 表面进行很多重要化学反应。Buch的共同研究者，在捷克布拉格科学院的Pavel Jungwirth说：「pH值对许多这类反应是必要的因素。」加州柏克莱大学的水专家 Richard Saykally表示：「低的pH值同时也会影响海洋表面吸收二氧化碳的速率。」 在分子生物学中，此影响会在水与蛋白质疏水性部分交界处出现，进而改变蛋白质表 面的酸硷化学。「界面酸化对蛋白质及膜结构的影响有可能相当巨大。」犹他大学的理论 化学家Gregory Voth说。 经过这几年研究进行，水表面与水主体不同之处越显明朗。Saykally和Jungwirth的 研究显示水溶液所含离子的浓度会在表面升高或降低。但是H3O+离子在空气与水的界面 累积另有其独特原因。 Voth教授及其同事於2004年对此现象以量子力学为基础进行电脑模拟，发现H3O+离 子倾向位在水的表面而非液体深处。水分子通常会与周围分子形成四个氢键，H3O+离子则 只会形成三个氢键。H3O+离子中的三个氢可以与其他水分子连结，但是氧原子因为身负大 部分的正电荷，已不再能扮演一个好的氢键受体。 因此，Voth研究团队表示H3O+离子扮演类似两性物种的角色──同时具有水溶性的 部分及疏水性的部分，如同长链脂肪酸一样。H3O+离子聚集在空气与水的交界处，氢原 子朝向下而形成氢键；相反的，氧原子则指向液体外端。2005年，Saykally及Petersen使 用光谱技术得到水表面具有较多H3O+离子的间接证据。 现在Buch研究团队有了新证据，他们发现在奈米冰晶表面(具有类似液相表面)重水所 含氘与水分子交换氢的速度是内部的二十倍。而这种转移仰赖的是H3O+离子的存在。 研究人员同时对表面的酸化有了新的模拟数据，这让他们更能够估算pH值。但是Voth 认为这是个简化模型，因而警告对这项数字不应该过度强调。举例来说，「他们并没有考 量H3O+与OH-结合的机率」Voth说。 目前的关键问题在於能否有更直接的实验证据，「我们正努力思考如何去做。」 Saykally说，「不过这可不简单喔。」 --

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