离子对液态水缔合构造影响的能量表征

和劲松 杨宏伟 甘晓玲 蔡然 朱松明 于勇 李建平 木泰华 祝万鹏

引用本文: 和劲松, 杨宏伟, 甘晓玲, 蔡然, 朱松明, 于勇, 李建平, 木泰华, 祝万鹏. 离子对液态水缔合构造影响的能量表征[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2499-2504. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111102 shu
Citation:  HE Jin-Song, YANG Hong-Wei, GAN Xiao-Ling, CAI Ran, ZHU Song-Ming, YU Yong, LI Jian-Ping, MU Tai-Hua, ZHU Wan-Peng. Energy Characterization of Effect for Ions on the Structure of Water[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2499-2504. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111102 shu

离子对液态水缔合构造影响的能量表征

  • 基金项目:

    浙江省重点科技创新团队(2009R50001)与浙江省教育厅(Y201018520)资助项目 (2009R50001)与浙江省教育厅(Y201018520)

摘要: 利用差示扫描量热法(DSC), 从能量变化的角度研究了在0-1.0 mol·L-1浓度范围内, KCl、MgCl2与CaCl2对液态水缔合构造的影响, 并与17O-NMR化学位移δ(17OH2)的分析结果进行比较. 随KCl、MgCl2与CaCl2浓度的升高, 液态水的δ(17OH2)呈线性增加, 而表观活化能(-E'/R)呈线性减小. 并且δ(17OH2)与-E'/R对盐类浓度的变化率的大小满足如下顺序: KCl < MgCl2 < CaCl2. 基于二态模型, 可以证明伴随盐类浓度的改变, 液态水化学位移的变化量Δδ与其摩尔内能的变化量ΔE满足线性关系. 以上结果表明, KCl、MgCl2与CaCl2对水分子的构造化具有促进作用, 在对水分子缔合构造的表征上, 液态水的内能变化与17O-NMR化学位移具有等效性.

English

    1. [1]

      (1) Leberman, R.; Soper, A. K. Nature 1995, 378, 364.  (1) Leberman, R.; Soper, A. K. Nature 1995, 378, 364.  

    2. [2]

      (2) Yan, B.; Zhao, L.;Wang,W. H.; Tan, X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 684. [阎波, 赵林, 王文华, 谭欣. 物理化学学报, 2009, 25, 684](2) Yan, B.; Zhao, L.;Wang,W. H.; Tan, X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 684. [阎波, 赵林, 王文华, 谭欣. 物理化学学报, 2009, 25, 684]

    3. [3]

      (3) Wang,W. H.; Zhao, L.; Yan, B.; Tan, X.; He, B.; Pan, Z.Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 265. [王文华, 赵林, 阎波, 谭欣, 贺博, 潘志云. 物理化学学报, 2010, 26, 265.](3) Wang,W. H.; Zhao, L.; Yan, B.; Tan, X.; He, B.; Pan, Z.Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 265. [王文华, 赵林, 阎波, 谭欣, 贺博, 潘志云. 物理化学学报, 2010, 26, 265.]

    4. [4]

      (4) Dill, K. A. Biochemistry 1990, 29, 7133.  (4) Dill, K. A. Biochemistry 1990, 29, 7133.  

    5. [5]

      (5) Rupley, J. A.; Careri, G. Adv. Protein Chem. 1991, 41, 37.  (5) Rupley, J. A.; Careri, G. Adv. Protein Chem. 1991, 41, 37.  

    6. [6]

      (6) Chalikian, T. V.; V?lker, J.; Plum, G. E.; Breslauer, K. J. PNAS 1999, 96, 7853.  (6) Chalikian, T. V.; V?lker, J.; Plum, G. E.; Breslauer, K. J. PNAS 1999, 96, 7853.  

    7. [7]

      (7) Katz, B. Nerve, Muscle, and Synapse; McGraw-Hill: New York, 1966.(7) Katz, B. Nerve, Muscle, and Synapse; McGraw-Hill: New York, 1966.

    8. [8]

      (8) Jordan, P. C. Biophys. J. 1990, 58, 1133.  (8) Jordan, P. C. Biophys. J. 1990, 58, 1133.  

    9. [9]

      (9) Maroncelli, M.; Macinnis, J.; Fleming, G. R. Science 1989, 243, 1674.  (9) Maroncelli, M.; Macinnis, J.; Fleming, G. R. Science 1989, 243, 1674.  

    10. [10]

      (10) Kropman, M. F.; Bakker, H. J. Science 2001, 291, 2118.  (10) Kropman, M. F.; Bakker, H. J. Science 2001, 291, 2118.  

    11. [11]

      (11) Habuchi, S.; Kim, H. B.; Kitamura, N. Anal. Chem. 2000, 73, 366.(11) Habuchi, S.; Kim, H. B.; Kitamura, N. Anal. Chem. 2000, 73, 366.

    12. [12]

      (12) Hribar, B.; Southall, N. T.; Vlachy, V.; Dill, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12302.  (12) Hribar, B.; Southall, N. T.; Vlachy, V.; Dill, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12302.  

    13. [13]

      (13) Marcus, Y. Chem. Rev. 2009, 109, 1346.  (13) Marcus, Y. Chem. Rev. 2009, 109, 1346.  

    14. [14]

      (14) Li, R.H.; Jiang, Z.P.; Yang, H.W.; Guan, Y. T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2004, 20, 98. [李睿华, 蒋展鹏, 杨宏伟, 管运涛. 物理化学学报, 2004, 20, 98](14) Li, R.H.; Jiang, Z.P.; Yang, H.W.; Guan, Y. T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2004, 20, 98. [李睿华, 蒋展鹏, 杨宏伟, 管运涛. 物理化学学报, 2004, 20, 98]

    15. [15]

      (15) Jones, G.; Dole, M. J. Am. Chem. Soc. 1929, 51, 2950.  (15) Jones, G.; Dole, M. J. Am. Chem. Soc. 1929, 51, 2950.  

    16. [16]

      (16) Gurney, R.W. Ionic Processes In Solution; McGraw-Hill: New York, 1953.(16) Gurney, R.W. Ionic Processes In Solution; McGraw-Hill: New York, 1953.

    17. [17]

      (17) Frank, H. S. J. Chem. Phys. 1945, 13, 478.  (17) Frank, H. S. J. Chem. Phys. 1945, 13, 478.  

    18. [18]

      (18) Li, R. H.; Jiang, Z. P.; Shi, S.; Yang, H.W. J. Mol. Struct. 2003, 645, 69.  (18) Li, R. H.; Jiang, Z. P.; Shi, S.; Yang, H.W. J. Mol. Struct. 2003, 645, 69.  

    19. [19]

      (19) Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Oxford University Press: Oxford, 1987.(19) Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Oxford University Press: Oxford, 1987.

    20. [20]

      (20) Sesták, J. Thermophysical Properties of Solids: Their Measurements and Theoretical Thermal Analysis; Elsevier: Amsterdam, 1984.(20) Sesták, J. Thermophysical Properties of Solids: Their Measurements and Theoretical Thermal Analysis; Elsevier: Amsterdam, 1984.

    21. [21]

      (21) Wang, T.; Liu, R. Y.; Zhu, M. L.; Zhang, J. S. J. Therm. Anal. 2002, 70, 507.  (21) Wang, T.; Liu, R. Y.; Zhu, M. L.; Zhang, J. S. J. Therm. Anal. 2002, 70, 507.  

    22. [22]

      (22) Uedaira, H.; Ohsaka, A. Water in Biological Systems; Kodansha International Ltd.: Tokyo, 1989; pp 35-44. [上平恒; 逢坂昭. 生体系の水. 東京: 講談社, 1989: 35-44](22) Uedaira, H.; Ohsaka, A. Water in Biological Systems; Kodansha International Ltd.: Tokyo, 1989; pp 35-44. [上平恒; 逢坂昭. 生体系の水. 東京: 講談社, 1989: 35-44]

    23. [23]

      (23) Tabor, D. Gases, Lliquids, and Solids: and Other States of Matter. Cambridge University Press: London, 1991.(23) Tabor, D. Gases, Lliquids, and Solids: and Other States of Matter. Cambridge University Press: London, 1991.

    24. [24]

      (24) He, J.S.; Yang, H.W.; Cai, R.; Luo, Z. G.; Zhu,W. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 304. [和劲松, 杨宏伟, 蔡然, 罗之纲, 祝万鹏. 物理化学学报, 2010, 26, 304.](24) He, J.S.; Yang, H.W.; Cai, R.; Luo, Z. G.; Zhu,W. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 304. [和劲松, 杨宏伟, 蔡然, 罗之纲, 祝万鹏. 物理化学学报, 2010, 26, 304.]

    25. [25]

      (25) Bilalbe vic, G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 715.  (25) Bilalbe vic, G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 715.  

    26. [26]

      (26) Pfrommer, B. G.; Mauri, F.; Louie, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 123.  (26) Pfrommer, B. G.; Mauri, F.; Louie, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 123.  

    27. [27]

      (27) Wasylishen, R. E.; Mooibroek, S.; Macdonald, J. B. J. Chem. Phys. 1984, 81, 1057.  (27) Wasylishen, R. E.; Mooibroek, S.; Macdonald, J. B. J. Chem. Phys. 1984, 81, 1057.  

    28. [28]

      (28) Reuben, J. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 5725.  (28) Reuben, J. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 5725.  

    29. [29]

      (29) Yamazaki, T.; Sato, H.; Hirata, F. Chem. Phys. Lett. 2000, 325, 668.  (29) Yamazaki, T.; Sato, H.; Hirata, F. Chem. Phys. Lett. 2000, 325, 668.  

    30. [30]

      (30) Li, R. H.; Jiang, Z. P.; Yang, H.W.; Guan, Y. T. J. Mol. Liq. 2006, 126, 14.  (30) Li, R. H.; Jiang, Z. P.; Yang, H.W.; Guan, Y. T. J. Mol. Liq. 2006, 126, 14.  

    31. [31]

      (31) Florin, A. E.; Alei, M. J. Chem. Phys. 1967, 47, 4268.  (31) Florin, A. E.; Alei, M. J. Chem. Phys. 1967, 47, 4268.  

    32. [32]

      (32) Eisenberg, D.; Kauzmann,W. The Structure and Properties of Water; Oxford University Press: New York, 1969.(32) Eisenberg, D.; Kauzmann,W. The Structure and Properties of Water; Oxford University Press: New York, 1969.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1244
  • 文章访问数:  4000
  • HTML全文浏览量:  8
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-06-01
  • 网络出版日期:  2011-08-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章