Новости химической науки > Новые эксперименты позволяют следить за сольватацией

Результаты экспериментального изучения сольватационных процессов показывают, что молекулы растворителя не всегда ведут себя в соответствии с теорией.

Новое исследование показывает, что две похожие реакции, приводящие к образованию одинаковых продуктов, могут приводить к различному поведению молекул растворителя. Исследование приводит экспериментальное подтверждение тому, что, по крайней мере, в некоторых случаях отдельные молекулы растворителя могут играть важную роль в определении динамического поведения химической системы. Новая работа может помочь исследователям лучше понять механизмы ряда реакций, как, например, перенос электрона, а также более полно объяснить свойства внутреннего давления жидкости.

Исходные состоянии: В одном эксперименте (сверху) электрон добавляют к иону Na⁺; в другой – электрон отнимают от Na^–. Маршруты реакции к устанавливающемуся равновесию значительно отличаются друг от друга. Молекулы растворителя обозначены серым. (Рисунок из Science 2008, 321, 1817)

Обычно химики рассматривают растворитель как континуум одинаковых молекул. Однако профессор Бенджамин Шварц (Benjamin J. Schwartz) из Университета Калифорнии (UCLA) приводит экспериментальные свидетельства в пользу индивидуального поведения молекул растворителя при протекании ряда реакций.

Исследователи из UCLA изучили реакции электронного переноса с участием атомов натрия в среде тетрагидрофурана. Одна реакция заключалась в отрыве электрона от Na^–, другая – в захвате электрона ионом Na⁺.

В обеих реакциях образуются нейтральные атомы, окружающие их молекулы растворителя обычно релаксируют до равновесного состояния за несколько пикосекунд. Тем не менее, динамика изменения спектров поглощения для различных процессов существенно различается – время релаксации растворителя, окружающего ион Na^– вдвое превышает время релаксации для процесса переноса электрона к Na⁺.

Исследователи объясняют такое различие во временах релаксации большим размером Na^– по сравнению с Na⁺; из-за разницы в размерах молекулам растворителя требуется большее время для заполнения пустот, образующихся при отрыве электрона от натрий-аниона, реорганизация растворителя при захвате электрона катионом натрия занимает гораздо меньшее время.

Источник: Science 2008, 321, 1817

метки статьи: #аналитическая химия, #физическая химия