Ближня гідратація іонів у гранично розведе-них водних розчинах гідрогенгалогенів: вплив температури та тиску

doi:10.26565/2220-637X-2013-22-19

V. I. Bulavin Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
Ivan N. Vyunik Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
A. E. Savisko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

DOI: https://doi.org/10.26565/2220-637X-2013-22-19

Ключові слова: вода, протон, гідрогенгалогени, негативна гідратація, коефіцієнт атракційного тертя, тиск, температура, пересольватація протона, механізм переносу протона

Анотація

Проведено розрахунок коефіцієнта атракційного тертя (КАТ, ξ_ат) протона (H₃O⁺, Н₅О₂⁺), Сl^– и Br^–-іонів у воді при температурах від 273,15 до 473,15 К та тиску від 1 до 8000 кг/см² з використанням експериментальних літературних даних з граничної молярної електричної провідності іонів, що вказані вище. На підставі одержаних даних встановлено негативну гідратацію протона при вивчених температурах та тиску. Для Сl^– та Br^–-іонів спостерігається перехід від негативної до позитивної гідратації, встановлені області температур та тиску, що відповідають цьому переходу. Показано, що негативна сольватація іонів пов’язана з переважаючим впливом короткодіючих міжмолекулярних взаємодій в порівнянні з іон-молекулярними. Запропонована схема завбачуваного механізму прототропного переносу протона включає гідроній перенесення та структурну діфузію катіона Цунделя в об’ємі «вільного розчинника».

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Bulavin V.I., Vyunnik I.N. Blizhnyaya solvatatsiya i podvizhnost’ ionov v predel’no razbav-lennykh spirtovykh i vodnykh rastvorakh galogenovodorodov //Ukr. Khimich. Zh.– 2012. – Т. 78. – № 8. – S. 82 – 91.

Klasternaya struktura vody (оbzor) / S.D. Zakharov, I.V. Моsyagina. – Моskva: FIAN. – 2011. – 24 s. (Preprint).

Pura S. Ion association anhydrous ferric chloride in primary alcohols at different temperatures //J. Mol. Liquids. – 2007. – V. 136. – № 1-2. – P. 64 – 70.

Agmon N. The Grotthuss mechanism //Chem. Phys. Lett. – 2005. – V. 244. – № 5-6. – P. 456 – 462.

Asthagiri D., Pratt L.R., Kress J.D. Ab initio molecular dynamic and quasichemical study of H+(aq)//Proc. Natl. Acad. Sci. USA.– 2005. – V. 244. – № 19. –P. 6704 –6708.

Markovitch O., Agmon N. Structure and energetics of the hydronium hydration shells // J. Phys. Chem. A. – 2007. – V. 111. –№ 12. –Р. 2253–2256.

Cukierman S. Proton mobilities in water and in different stereoisomers of covalently linked gramicidin A channels //Biophys. J. – 2000. –V. 78. – № 4. – P.1825–1834.

Markovitch O., Chen H., Izvekov S., Paesani F.,Voth G.A., Agmon N Special pair dance and partner selection: elementary steps in proton transport in liquid water //J. Phys. Chem. B.– 2008. – V. 112. –№ 31. – Р. 9456–9466.

Lagodzinskaya G.V., Yunda N.G., Маnelis G.B. Srukturnaya samoorganizatsiya v rastvorakh i na granitse razdela faz/ Оtv. red. А.Yu. Tsivaddze. – М.:zd-vo LKI. – 2008. – S. 200 – 261.

Kornyshev A.A., Kuznetsov A.M., Spohr E., Ulstrup J. Kinetics of proton transport in water //J. Phys. Chem. B.– 2003. – V. 107. – № 15. – Р. 3351–3366.

Kreuer K.-D., Paddison J.S., Spohr E., Schuster M. Transport in proton conductance for fuel-cell applications: simulations, elementary reactions, and phenomenology// Chem. Rev. – 2004. – V. 104. – № 10. – P. 4637 – 4678.

Voth G.A.Computer simulation of proton solvation and transport in aqueous and biomolecular systems // Acc. Chem. Res. – 2006.– V. 39. – № 2. – P. 143-150.

Sarkisov G.N. Strukturnye моdeli vody //Uspekhi fiz. nauk. – 2006. – Т. 146. – № 8. – S. 833 – 845.

Yao S.H., Lee J., Robinson G.W. Water structure affected by a week base //J. Am. Chem. Soc. – 1990. – V. 112. – № 15. – P. 5698 – 5700.

Urquidi J., Singh S., Cho C.H., Robinson G.W. Origin of temperature and pressure effects on radial distribution function of water//Phys. Rev. Lett. – 1999. – V. 103. – № 12. – P. 2348 – 2350.

Bulavin V.I., Vyunnik I.N. Vliyanie temperatury na anomal’nuyu elektricheskuyu provodi-most’ protona v beskonechno razbavlennykh spirtovykh rastvorakh iodovodoroda // Ukr. Khimich. Zh.– 2011. – Т. 77. – № 4. – S. 14 – 21.

Larionov E.G. Predel’naya ekvivalentnaya elektroprovodnost’ НСl i anomal’naya pod-vizhnost’ protona v vode pri temperaturakh do 150°С i davleniyakh dо 8000 kg/sм2 // Izv. SО АN SSSR. Ser. khim. – 1976. – №5 – S. 3-9.

Leopold K.R. Hydrated acid clusters//Ann. Rev. Phys. Chem. – 2011. – V. 62. – P. 327 –349.

Sамоjlov О.Ya. Struktura vodnykh rastvorov elektrolitov i gidratatsiya ionov.– М.: izd-vо АN SSSR. – 1957. – 183 s.

Vyunnik I.N., Каlugin О.N., Оtlejkina Е.P. Novyj parametr strukturnykh effektov ionov v rastvoritele // Vestn. Khark. un-ta. – 1998. –№2, khimiya. – S. 149-152.

Yukhnevich G.V., Таrаkаnovа Е.G., Маjоrov V.D., Librovich N.B. Struktura sol’vatov pro-tona v rastvorakh i ikh kolebatel’nye spektry // Uspekhi khimii. –1995. – Т. 64, № 10. – S. 963-974.

Erdei-Gruz Т. Yavleniya perenosa v vodnykh rastvorakh. – М.: Мir. – 1976. – 596 s.

Larionov E.G. К raschеtu predel’noj elektroprovodnosti individual’nych ionov pri vysokikh temperaturach i davleniyakh // Izv. SО АN SSSR. Ser. khiм. – 1976. – №6 – S. 3-9.

Кratkij spravochnik fiziko-khimicheskikh velichin / А.А. Ravdel’, А.М. Ponomareva – Izd-vо Spez. Lit., 1983. – 232 s.

Vdovenko V.М., Gurikov Yu.V., Legnin Е.К. Теrмоdinamika dvukhstrukturnoj modeli vody. I. О structure tyazheloj vody //Zh. Struktutrn. khimii. – 1966. – Т. 7. – № 6. – S. 819 – 824.

Sамоjlov О.Ya., Nosova Т.А. Strukturnye оsobennosti vody// Zh. Struktutrn. khimii. – 1965. – Т. 6. – № 5. – S. 798 – 808.

Krynicki K., Green C.D., Sawyer D.W. Pressure and temperature dependence of self-diffusion in water//Faraday Discuss. Chem. Soc. – 1978. – V. 66. – P. 199-208.

Bulavin V.I., Vyunnik I.N. Mezhionnye vzaimodejstviya v spirtovykh rastvorakh elektrolitov //Zh. fizich. khim. – 2008. – Т. 82. – № 9. – S. 1681 – 1684.

Zhuravlev V.I., Usacheva Т.М. Ravnovesnye dielektricheskie svojstva butandiolov// Vestn. Моsk. un-ta. Ser. 2. Khimiya. – 2010. –Т.51. – № 4. – S. 274 –278.

Horne N.A., Axelrod E.H Proton mobility and electron exchange in aqueous media // J.Chem. Phys. – 1964. – Vol. 40, №6. – Р. 1518-1522.

Gorbatyj Yu.Е. Vozmozhnosti difraktsionnykh metodov v issledovanii vodnykh sistem pri vy-sokikh temperaturakh i davleniyakh// Теrmodinamicheskie svojstva rastvorov pri ekstre-mal’nykh usloviyakh. Меzhvuz. sborn. nauchn. trudov. – Ivanovo. – 1986. – S. 83-91.

Frank H.S., Wen W.V. Ion-solvent interaction in aqueous solutions: a suggested picture of water structure // Disc. Faraday Soc. – 1957. – Vol. 24. – P. 133-140.

Korol’kov D.V., Skorobogatov G.А. Теоreticheskaya khimiya. Uchebnik. – 2005. – St.Petersburg: izd-vо St.Petersburgsk. un-ta. – 656 s.