Erstmals gefilmt, wie sich Atome zu Wasser verbinden

Die Formel "Wasserstoff + Sauerstoff = Wasser" ist so ziemlich das erste, das man im Chemieunterricht hört. Wie dieser Prozess aber tatsächlich aussieht, blieb bislang weitgehend im Verborgenen. 

An der Northwestern University im US-Bundesstaat Illinois haben Wissenschafter nun erstmals die chemische Reaktion bei der Bildung von Wasser im Nano-Maßstab gefilmt. 

In dem Video ist zu sehen, wie sich Wasserstoffatome und Sauerstoffatome verbinden und feinste Wasserbläschen entstehen. Beobachtet und aufgenommen wurde der Vorgang mithilfe eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM).

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Wasserstoff, Sauerstoff und ein seltenes Metall

Damit die chemische Reaktion überhaupt isoliert beobacht werden konnte, haben die Wissenschafter wabenförmige Nano-Reaktoren entwickelt, die von einer ultradünnen Glasmembran umschlossen waren. 

Darin wurde Palladium platziert. Dieses seltene Metall ist für seine katalytische Wirkung bei der Bildung von Wassermolekülen bekannt. Anschließend wurden die Gase eingeleitet - zunächst Wasserstoff.

Die Wasserstoffatome sind so klein, dass sie in das Palladium eindrangen und sich zwischen den Palladium-Atomen zwängten. Dadurch expandierte das Metall. Als nächster Schritt wurde Sauerstoff in den Nano-Reaktor eingeleitet. 

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Die kleinsten Wasserbläschen überhaupt

Daraufhin kamen die Wasserstoffatome wieder aus dem Palladium heraus und reagierten mit den Sauerstoffatomen. Das Metall schrumpfte dabei wieder auf seine ursprüngliche Größe zusammen. 

Das Ergebnis dieses Prozesses war die Bildung von winzigen Wasserbläschen in Nano-Größe an der Oberfläche des Palladiums. Die Wissenschafter vermuten, dass es sich dabei um die kleinsten je abgelichteten Wasserbläschen überhaupt handeln könnte. 

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Trinkwasser in der Raumfahrt

Die Erkenntnisse aus diesem Experiment könnte die Produktion von Wasser revolutionieren. Vor allem in der Raumfahrt könnte die Verwendung von Gasen und Metallkatalysatoren bei der Erzeugung von Wasser eine entscheidende Rolle spielen. 

Vorteilhaft an diesem Prozess sei, dass das seltene und besonders teure Metall Palladium dabei nicht aufgebraucht wird. Es dient lediglich als Katalysator, der immer wieder verwendet werden kann. In Zukunft, so die Wissenschafter, könnte auf Basis ihrer Erkenntnisse möglicherweise Trinkwasser für Raumfahrer hergestellt werden.