Überraschung! Es stellt sich heraus, dass reines neutrales Wasser eine saure Oberfläche hat. Es wurde festgestellt, dass der pH-Wert von destilliertem Wasser an seiner Grenze 4, 8 oder sogar weniger beträgt.
Dieses Phänomen kann einen großen Einfluss auf viele Prozesse haben. So finden beispielsweise wichtige chemische Reaktionen in der Atmosphäre an der Oberfläche von Tröpfchen statt, deren Verlauf hauptsächlich vom Säure-Basen-Gleichgewicht - dem pH-Wert - bestimmt wird. Der pH-Wert beeinflusst auch die Absorption von Kohlendioxid durch die Meeresoberfläche. Und in der Molekularbiologie tritt ein solcher Effekt auf, wenn Wasser mit hydrophoben Regionen von Proteinen in Kontakt kommt.
In letzter Zeit hat sich herausgestellt, dass die Wasseroberfläche andere Eigenschaften hat als ihr Hauptvolumen. Es zeigte sich, dass die Konzentration gelöster Ionen an der Oberfläche anders sein kann als in der Wasserschicht. Die Akkumulation von Hydroniumionen (H3O +), die den pH-Wert bestimmen, tritt jedoch ausnahmsweise auf. Typischerweise kann ein H2O-Molekül mit seinen Nachbarn vier Wasserstoffbrückenbindungen eingehen, und ein H3O+-Ion nur drei, da das darin enth altene Sauerstoffatom nicht mehr an einer Wasserstoffbrückenbindung teilnehmen kann. Das Hydroniumion verhält sich also wie ein amphiphiles Molekül, das heißt, es hat sowohl einen hydrophilen als auch einen hydrophoben Teil. Daher befinden sich solche Ionen bevorzugt an der Grenzfläche und „ragen“das Sauerstoffatom aus dem Wasser heraus.
In der Arbeit von Victoria Buch von der Universität Jerusalem wurde der Hydroniumüberschuss an der Wasseroberfläche durch spektroskopische Methoden bestätigt. Auch der pH-Wert der Wasseroberfläche wurde berechnet, der 4,8 nicht überstieg, obwohl Wissenschaftler diesen Wert in Zukunft noch experimentell verifizieren müssen.
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