Iones En La Interfaz Aire Articulo Fenomenos.docx

Iones en la interfaz aire / agua En el cuadro convencional de sal simple. Soluciones, los iones atómicos evitan el aire / agua. Interfaz y es más probable que se encuentren en la mayor parte del líquido. Por lo tanto, las sales inorgánicas simples como los haluros de sodio deben ser repelido de la superficie del agua. Sin embargo, Estudios computacionales y experimentales recientes muestran que los iones atómicos como los haluros pueden Estar presente en la región de la superficie, en algunos casos incluso en concentraciones mejoradas. Halide Iones en las superficies del aerosol atmosférico. Las partículas pueden jugar un papel importante en el control de los niveles de oxidante en la capa límite marina de la atmósfera. La imagen convencional de la interfaz de soluciones salinas acuosas simples es basado en el análisis termodinámico de la Variación de la tensión superficial con la composición del líquido. Hu et al. estaban entre los Primero en desafiar esta vista (1). Argumentaron que los iones cloruro y bromuro deben estar presente en la interfaz aire / agua para explicar las mediciones de la captación de Cl2 y gases de Br2 por soluciones salinas acuosas. Estudios más recientes de reacciones de oxidantes con soluciones concentradas de NaCl acuosas apoyan esta visión (2, 3). En estos Estudios, reacciones superficiales de especies iónicas. Se tuvo que incluir para llevar el modelado y Resultados experimentales en acuerdo. Las simulaciones moleculares también soportan esto. imagen. En simulaciones de un acuoso 6 M. Solución de NaCl, 10 a 15% de los accesibles. el área de superficie estaba ocupada por iones de cloruro, mientras que el sodio fue efectivamente excluido de la capa líquida superior (2). En su simulaciones de soluciones de haluro de sodio, Jungwirth y Tobias (4, 5) observaron una Incremento de la concentración superficial al aumentar el tamaño y la polarización de la ion haluro. Por lo tanto, el fluoruro se agota en el interfaz, mientras que las concentraciones de bromuro y yoduro están mejoradas (ver la figura). Los cálculos de la energía libre de adsorción también predicen concentraciones mejoradas de yoduro en la interfaz aire / agua (5, 6). Esta imagen es consistente con las observaciones de enlaces de hidrógeno en agua iónica agrupaciones Los cationes forman grupos hidratados en Que el ion se une a los átomos de oxígeno del agua. Las moléculas de agua se distribuyen bastante. simétricamente alrededor del ion. A diferencia de, Los aniones se unen a los átomos de hidrógeno del agua. Los Las moléculas de agua están dispuestas asimétricamente alrededor del ión, permitiendo que el hidrógeno la vinculación entre ellos. Este comportamiento es visto para los aniones más grandes Cl–, Br–, y yo- (7). Por lo tanto, los cationes de sodio deben preferir El entorno homogéneo en el bulto. líquido, mientras que los aniones grandes deben formar Estructuras asimétricas cerca de la interfaz. Según lo predicho por las simulaciones. Simulaciones moleculares presentan así una imagen de iones en la interfaz que es consistente con los estudios de conglomerados. Sin embargo, las simulaciones son sensibles a la descripción. De las interacciones moleculares que emplean. (6). Por lo tanto, las observaciones experimentales directas de la estructura molecular y la energía de los iones en la región interfacial son Necesario corroborar las simulaciones. Tales experimentos son difíciles de realizar porque la interfaz liquida esta desordenada, dinámico, y pequeño (por lo general sólo unos pocos moléculas de ancho) en relación con el volumen. Resultados recientes de dos laboratorios. arrojar luz sobre este importante tema (8-10). Los autores han estudiado sodio y Soluciones de haluro de potasio con no lineales. Técnicas espectroscópicas, como la segunda. Generación de armónicos (SHG) y espectroscopia de frecuencia de suma de vibraciones (VSFS) (11). Estas técnicas muestrean la superficie. Región del líquido donde se

rompe la simetría isotrópica. VSFS es una prueba directa de El ambiente de enlace de hidrógeno en el región de la superficie, pero sólo una sonda indirecta De los iones haluro. SHG proporciona una estimación de la energía libre de adsorción. Raymond et al. (12) han utilizado isotópicos Mezclas de agua en los estudios de VSFS para separar las contribuciones de varias vibraciones. modos Estudios similares sobre haluro de sodio Las soluciones (8) indican que los aniones están presentes en la región de la superficie pero no en concentraciones mejoradas. Estos iones halogenuros exhiben la misma estructura de agua y comportamiento de ruptura de la estructura en la región de la superficie como en el volumen. Sin embargo, ellos no alterar el enlace de hidrógeno de la agua en la capa superficial superior, ni tampoco crean el tipo de estructura de agua indicativa de una doble capa formada por separación por anioncación. Allen y compañeros de trabajo (9) comparan Espectros Raman e infrarrojos para soluciones a granel con espectros vibracionales de superficie. Demuestran que la profundidad de la región interfacial que contribuye al VSFS La señal es mayor para el bromuro y yoduro. Soluciones que para agua limpia. Este aumento en la profundidad interfacial apoya la observación de simulaciones de que el bromuro y el yoduro se segregan cerca de la superficie con una mejora posterior de Sodio debajo de la capa aniónica. Adicionalmente, Saykally y compañeros de trabajo han obtenido fuerte evidencia de la presencia de la Aniones de haluros más grandes en la superficie del agua líquida de experimentos resonantes de SHG Los resultados apoyan cualitativamente las predicciones computacionales de que el cloruro, el bromuro y el yoduro están presentes en la superficie región. Probando las predicciones cuantitativas. sobre las concentraciones de iones y sus proximidad a la parte superior de la región de superficie Requerirá un cuidadoso modelado y teórico. Análisis de los espectros vibracionales de superficie. La evidencia combinada de simulaciones y experimentos para la presencia de Los iones en la interfaz aire / agua son convincentes. Entonces, ¿qué hay de malo con el análisis termodinámico que condujo a la imagen convencional? El análisis termodinámico asume un sistema binario de agua y Sal, con sal tratada como un componente. Las simulaciones muestran que los cationes y los aniones se comportan de manera diferente y deben tratarse como componentes separados. Además, Es posible tener iones en la interfaz y todavía tiene un agotamiento neto en la región de la superficie, porque los iones se pueden agotar en el segunda capa. Finalmente, las mismas simulaciones. que predicen iones en la capa superficial también reproducir las variaciones observadas en la tensión superficial con la concentración de iones (4), ¿Cuáles son las bases de la imagen convencional de la interfaz. Las discrepancias cuantitativas entre Las simulaciones moleculares y los experimentos quedan por resolver. Otras sondas experimentales directas de estructura molecular en el Interfaz líquida, como los espectros de la estructura fina de adsorción de rayos X (EXAFS) extendida (13), puede proporcionar una nueva visión. Molecular Las simulaciones también deben refinarse incluyendo el uso directo de los métodos de estructura electrónica. Ya está claro, sin embargo,que las capas superficiales de muchas soluciones salinas contienen iones que pueden participar en Procesos químicos. El impacto potencial de los iones interfaciales. La química atmosférica apenas comienza a realizarse. Seinfeld (14) tiene Destacó la importancia de la química heterogénea en la atmósfera y El papel que pueden desempeñar los iones superficiales. Por ejemplo, ahora hay una fuerte evidencia de que Reacciones de los iones de cloruro de superficie con. Los radicales OH son una fuente importante de cloro molecular (2), el precursor de Los átomos de cloruro que son oxidantes importantes en ambientes marinos.

Iones en la interfaz aire / agua Las sales inorgánicas simples como los haluros de sodio deben ser repelido de la superficie del agua. Sin embargo, Estudios computacionales y experimentales recientes muestran que los iones atómicos como los haluros pueden Estar presente en la región de la superficie. Las partículas pueden jugar un papel importante en el control de los niveles de oxidante en la capa límite marina de la atmósfera. La imagen convencional de la interfaz de soluciones salinas acuosas simples es basado en el análisis termodinámico de la variación de la tensión superficial con la composición del líquido