Hydroxidionen wandern anders als Protonen

Hydroxidionen bewegen sich mit einem anderen Mechanismus durch wässrige Lösungen als Protonen. Bislang nahmen Wissenschaftler an, dass beide Ionen auf die gleiche Art wandern. Das berichten Mark Tuckerman aus New York, Dominik Marx aus Bochum und Michele Parrinello aus Zürich im Fachmagazin Nature (Bd. 417, S. 925). Der Transport von Protonen und Hydroxidionen spielt bei Prozessen in Brennstoffzellen und enzymatischen Reaktionen eine große Rolle.

Protonen und Hydroxidionen bewegen sich in wässrigen Lösungen schneller als andere Ionen. Ursache dafür ist ein besonderer Transportmechanismus: Die Ionen müssen sich nicht, wie andere Moleküle, zwischen Wassermolekülen hindurch schlängeln, sondern werden von Wassermolekül zu -molekül weiter gereicht. Damit die Wassermoleküle das Ion an ihre Nachbarn übergeben können, müssen sie in einer bestimmten Anordnung zueinander stehen, den so genannten Übergangszustand einnehmen.

Bislang glaubten Wissenschaftler, dass dieser für Protonen und Hydroxidionen gleich aussieht. Die Forscher um Tuckerman berechneten nun, dass sich die Wassermoleküle um ein Hydroxidion anders anordnen als um ein Proton. Hydroxidionen sind von vier Wassermolekülen umgeben, Protonen nur von drei. Damit verändert sich auch der Übergangszustand, um Proton oder Hydroxidion weiterzugeben.

Hydroxidionen werden nur bildlich von Wassermolekül zu Wassermolekül gereicht. Tatsächlich entreißt ein Hydroxidion einem benachbarten Wassermolekül ein Proton, wird selbst zum Wassermolekül und schafft neben sich ein Hydroxidion. Es pflanzen sich also “Protonenlöcher” fort.

(Quelle: Wissenschaft.de)