Wasseroberfläche ist sauer

Die Autoionisationsreaktion von Wasser 2H 2 O → H 3 O − + OH − ist ein klassischer Prozess von grundlegender Bedeutung, der zu einem pH-Wert von 7 für reines Wasser führt. Es zeigt sich jedoch, dass der pH-Wert der reinen Wasseroberfläche deutlich geringer ist, wobei die Reduktion durch Protonenstabilisierung an der Oberfläche verursacht wird. Die hier präsentierten Beweise umfassen ab initio und klassische molekulare Dynamiksimulationen von Wasserschichten mit solvatisierten H 3 O + und OH − Ionen, dichtefunktionale Studien von (H 2 O) 48 H + Clustern und spektroskopische isotopenaustausch Daten für D 2 O-Substitutionsverunreinigungen an der Oberfläche und im Inneren von Eiskristallen. Da H 3 O + jedoch eine Präferenz für Oberflächenstellen zeigt, OH − jedoch nicht, wird vorausgesagt, dass die H 2 O-Oberfläche sauer mit pH < 4,8 ist. Aus ähnlichen Gründen wird erwartet, dass die Stärke einiger schwacher Säuren, wie z. B. Kohlensäure, an der Oberfläche zunimmt. Eine erhöhte Oberflächensäure kann einen signifikanten Einfluss auf die chemie an der wässrigen Oberfläche haben, z. B. in der Atmosphäre.