कैसे आयन उनके चारों ओर पानी के अणु इकट्ठा करते हैं

पानी के पियासल - पानी Ke Piyasal मोरी Sital मैया | झूला Lagal Devi Mai Ke | अनु दुबे | देवी गीत (जून 2019).

Anonim

जलीय घोलों में चार्ज किए गए कण हमेशा पानी के अणुओं के एक खोल से घिरे रहते हैं। हालांकि, इस तथाकथित हाइड्रेशन शैल की प्रकृति के बारे में अभी भी अज्ञात है। टेरहर्ट्ज स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, बोचम के रसायनविदों ने अपने पर्यावरण में पानी के अणुओं को कैसे प्रभावित किया है, इस बारे में नई अंतर्दृष्टि प्राप्त की है। प्रोफेसर डॉ मार्टिना हेवेनिथ, डॉ गेरहार्ड श्वाब और रूहर-यूनिवर्सिटीएट बोचम (आरयूबी) के भौतिक रसायन II के अध्यक्ष से डॉ फेडेरिको सेबेस्टियानी जुलाई 2018 में अंगवेन्ते केमी पत्रिका में प्रयोगों के परिणामों का एक सिंहावलोकन प्रदान करते हैं।

क्लस्टर ऑफ एक्सेलेंस रुहर एक्सप्लोर्स सॉलवेशन के प्रवक्ता मार्टिना हेवेनिथ कहते हैं, "आयनों का हाइड्रेशन शैल बेहद महत्वपूर्ण है जैसे कि झिल्ली या बैटरी के माध्यम से आयनों के परिवहन जैसे मौलिक प्रक्रियाओं को समझना।" "हालांकि, हाइड्रेशन शैल के आकार या आयन जोड़ी गठन की घटना जैसे प्रतीत होता है, अभी भी अनुत्तरित रहते हैं।"

नई स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियां विकसित हुईं

रुहर-यूनिवर्सिटीएट बोचम में, मार्टिना हेवेनिथ की टीम घर में विकसित स्पेक्ट्रोस्कोपिक तरीकों के साथ इस सवाल पर पहुंचती है। शोधकर्ता टेराहेर्ट्ज रेंज में विकिरण के छोटे दालों को भेजते हैं, यानी तरंगदैर्ध्य के साथ नमूना के माध्यम से केवल एक मिलीमीटर के नीचे। मिश्रण विभिन्न आवृत्ति श्रेणियों में विकिरण को अलग-अलग डिग्री में अवशोषित करता है, जो स्पेक्ट्रम के रूप में दिखाई देता है। स्पेक्ट्रम, यानी अवशोषण पैटर्न, जांच किए गए अणुओं में कुछ बंधनों के आंदोलन के बारे में कुछ बताता है, उदाहरण के लिए जल नेटवर्क में हाइड्रोजन बंधन के बारे में।

बोचम समूह ने हाइड्रेशन शैल के आकार को निर्धारित करने के लिए कम आवृत्ति टेराहेर्ट्ज विकिरण का उपयोग करके विशेष तकनीकों का विकास किया, यानी आयन से प्रभावित पानी के अणुओं की संख्या। वे अपने घटकों में दर्ज अवशोषण पैटर्न को गणितीय रूप से तोड़ते हैं और इस प्रकार स्पेक्ट्रम के उन हिस्सों की पहचान कर सकते हैं जो आयनों के आयनों या जोड़े के बारे में कुछ बताते हैं।

हाइड्रेशन खोल में पानी के अणुओं को हल करना

नतीजा: 37 से अधिक नमक की जांच के लिए दो और 21 पानी के अणुओं के आकार के साथ हाइड्रेशन गोले निर्धारित किए गए थे। संख्या आयन और इसकी वैलेंसी के आकार पर उदाहरण के लिए निर्भर करती है। सिंगल चार्ज आयन आमतौर पर कई चार्ज आयनों की तुलना में कम पानी के अणुओं को प्रभावित करते हैं। मार्टिना हेवेनिथ बताते हैं, "हालांकि, यह पूरी तरह से व्यवस्थित नहीं है, बल्कि यह भीशन या आयन पर निर्भर करता है।"

शोधकर्ता पानी के अणुओं के तथाकथित प्रभावी संख्या को निर्धारित करने के लिए अपनी विधि का उपयोग करते हैं, जो आयन से प्रभावित पानी के अणुओं की न्यूनतम संख्या है, यानी यह अप्रभावित आसपास के पानी के रूप में स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित नहीं हो सकता है। आयन के सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज के कारण, उनके आंशिक रूप से सकारात्मक चार्ज हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ पानी के अणु या उनके आंशिक रूप से नकारात्मक चार्ज ऑक्सीजन परमाणु आयन के साथ स्वयं को संरेखित करते हैं। हेवनथ बताते हैं, "पानी के अणुओं पर आयन का प्रभाव धीरे-धीरे दूरी से कम हो जाता है।" "इस प्रकार प्रभावित और अप्रभावित पानी के अणुओं के बीच हमेशा स्पष्ट सीमा नहीं होती है।" इसलिए टीम हाइड्रेशन खोल के आकार के लिए न्यूनतम संख्या निर्दिष्ट करती है।

आयन जोड़े का अध्ययन किया

हालांकि, बोचम समूह ने न केवल व्यक्तिगत आयनों के साथ, बल्कि केशन और आयनों के जोड़े के साथ भी निपटाया। पानी के अणु आयन जोड़ी के गठन को प्रभावित करते हैं। वे या तो दोनों भागीदारों या केशन और आयन के चारों ओर अलग-अलग गोले के चारों ओर एक संयुक्त हाइड्रेशन खोल बना सकते हैं। टीम यह अनुमान लगाने में सक्षम है कि इन गोले में कितने पानी के अणु होते हैं। "यह जानने के लिए कि लोहा क्लोराइड के चारों ओर कितने पानी के अणुओं को घेरना है, यह जानने के लिए पर्याप्त नहीं है कि एक ही क्लोराइड आयन द्वारा कितने पानी के अणु प्रभावित होते हैं और कितने लौह आयन द्वारा प्रभावित होते हैं, " हेवनथ बताते हैं। यह एक साधारण additive प्रक्रिया नहीं है।

शोधकर्ता ने बताया, "आम तौर पर, हमारे परिणाम स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि व्यक्तिगत आयन गुणों के बजाय सहकारी प्रभाव निर्णायक हैं।" इसलिए यह अनुमान लगाने के लिए एक आयन संपत्ति को जानने के लिए पर्याप्त नहीं है कि कैसे नमक अपने पर्यावरण में पानी के अणुओं को प्रभावित करेगा। इसके बजाए, चार्ज घनत्व या केशन-आयन के संयोजन जैसे विभिन्न पैरामीटर निर्धारित करेंगे कि आयन जोड़ी बनती है या नहीं।

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