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    【物化】一杯溶液,多個酸性?

    據X一MOL資訊報道,酸堿概念是基本化學概念,非常重要。對于Bronsted酸,酸性強度取決于其給質子的能力,用pKa表示。傳統上一般認為溶液是均勻的,各個分子混亂排列,因此,一種Bronsted酸對應于一個酸性強度。然而,由于氫鍵等多種分子間相互作用的存在,溶液中的分子會發生締合、簇集等現象,產生結構的異質性。換句話說,真實溶液不是完全均勻的,其中的分子不是完全混亂排列的。據此,清華大學尉志武教授課題組提出了局部酸度的概念,認為不同微環境下的酸性分子具有不同的給質子能力,即不同的酸性強度。


    借助于他們早前建立的高靈敏度超額光譜方法,以乙腈(CH3CN)和芐腈(PhCN)為紅外光譜探針,他們研究了三類分別含OH、NH和活潑CH的一系列Bronsted酸的酸性,建立了其酸性強度pKa值與探針的伸縮振動ν(C≡N)超額紅外吸收光譜信號之間的線性關系。


    作為一個實例,他們研究了三氟乙醇的酸性,發現其和腈基探針分子組成的二元混合溶液體系的超額紅外光譜中有三個正的超額峰,根據峰位與pKa間的線性關系,得到了三氟乙醇的三個酸性強度pKa= 12.1、15.5和18.2,他們分別對應于三氟乙醇單體,二聚體和三聚體。


     

    該研究中提出的局部酸度的概念深化了我們對酸堿化學的認知,其基本思想也可推廣到固體體系。同時,體系中酸性不均勻的認識也將推動包括合成化學和催化劑發展在內的涉及酸堿反應的各項研究工作。這一成果近期發表在The Journal of Physical Chemistry Letters 上,文章的第一作者是清華大學博士生徐靜。

    論文原文https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.9b03804

     

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