Kimyoviy Fizika Jurnali Jild 114,Raqam 4 Yanvar 22, 2001
Aseton suyuqligi/bugʻ interfeysining tuzilishi
Yuh Ling Yeh
Atom va molekulyar fanlar instituti, Sinika Akademiyasi P.O. 23-166 quti, Taypey 10764, Tayvan
Chun Zhang va Hermann Held
Fizika fakulteti, Berklidagi Kaliforniya universiteti, Berkli, Kaliforniya 94704
A. M. Mebel
Atom va molekulyar fanlar instituti, Sinika Akademiyasi, P.O. 23-166 quti, Taypey 10764, Tayvan
Xing Vey
Fizika fakulteti, Berklidagi Kaliforniya universiteti, Berkli, Kaliforniya 94704
S. H. Lin
Atom va molekulyar fanlar instituti, Academia Sinica, P.O. 23-166 quti, Taypey 10764, Tayvan
Y. R. Shena)
Fizika fakulteti, Berklidagi Kaliforniya universiteti, Berkli, Kaliforniya 94704
yil 9 avgustda olingan; 2000 yil 27 oktyabrda qabul qilingan)
Asetonning suyuqlik/bugʻ interfeysining tuzilishi nazariy jihatdan molekulyar dinamikani simulyatsiya qilish va eksperimental ravishda infraqizil-koʻrinadigan yigʻindisi tebranish chastotasi yordamida oʻrganiladi.
Simulyatsiya suyuqlik yuzasida molekulyar orientatsiya taqsimotini beradi. hisoblash bilan birgalikda interfeys uchun yig'indisi chastotali tebranish spektrlari hisoblab chiqiladi, bu esa o'lchangan spektrlar bilan to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash imkonini beradi. Hisoblash tajribaga yaxshi mos kelganligi sababli, suyuqlik yuzasida molekulalar qutbli tartibli, metil guruhlaridan biri massadan uzoqroqqa va molekulyar tekislik sirtga perpendikulyar bo'lgan degan xulosaga kelishimiz mumkin. Bu orientatsiya kristalli aseton qatlam tekisliklaridagi molekulalarnikiga o'xshaydi.
Asetonning sezilarli sirt tarangligi bilan birga, bu asetonning suyuq yuzasi ekanligini ko'rsatadi, massaga qaraganda ko'proq tartiblangan tuzilishga ega va ko'proq yoki kamroq kristallga o'xshaydi.
KIRISH
Suyuqliklarning fazalararo xossalarini o'rganish tizimning kimyoviy reaktivligi bilan bevosita bog'liqligi tufayli muhim ahamiyatga ega; Masalan,¹ suvli interfeyslarda izomerlanish reaktsiyasi, suyuqlik interfeyslarida ionlarning eritmasi, oraliq zaryad o'tkazish va elektron uzatish reaktsiyalari, atmosfera va atrof-muhit kimyosi, namlanish, ob-havo va biologik hodisalar. Suyuqlikning assimetrik muhiti yuzasi suyuqlik massasining izotrop muhitidan sezilarli darajada farq qiladi. Yuqorida aytib o'tilgan jarayonlarning ko'plab eksperimental va hisoblash tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, suyuqlikning sirt tuzilishi va xossalari va ularning jarayonlarga ta'siri mikroskopik darajada ko'rib chiqilishi kerak.
So'nggi yillarda suyuqlik interfeyslarini o'rganishning eksperimental va hisoblash yondashuvlaridagi taraqqiyot kimyoviy reaktivlik haqidagi tushunchamizni sezilarli darajada kengaytirdi. Mikroskopik nuqtai nazardan suyuqlik interfeyslarida yoniq eksperimental tomon, ommaviy tizimlarni o'rganish uchun ishlatilgan va interfeyslarni o'rganish uchun ma'lum bo'lgan ko'plab usullarga qo'shimcha ravishda, bir qator sirtga xos texnologiyalar, niklar ishlab chiqilgan. Ular orasida infraqizil-ko'rinadigan yig'indi chastotali tebranish spektroskopiyasi (SFVS)²‐⁴ interfasial molekulalarning orientatsiya taqsimotini tekshirish uchun kuchli vosita ekanligi isbotlangan. Nazariy tomondan, molekulyar dinamika (MD) simulyatsiya tushunchasini berdi-suyuq fazali tizimlar uchun struktura va dinamik jarayonlar.⁵ ⁶ Ab initio hisoblash natijasida olingan bitta molekulaning optik parametrlari va MD simulyatsiyasidan olingan interfeysdagi molekulyar orientatsiya taqsimoti bilan SFVS spektrlarini ham hisoblash va eksperimental spektrlar bilan bevosita solishtirish mumkin.⁷
Bu ishda biz asetonning suyuqlik/bug interfeysi bilan qiziqamiz. Aseton eng muhim aprotik moddalardan, dipolyar organik erituvchilardan biridir. Har bir molekulada ikkita metil guruhi mavjud bo'lib, ular simmetrik ravishda C=O qo'sh bog'iga bog'langan. Asetonning massa tuzilishi ham tajribalar, ham simulyatsiyalar bilan tekshirilgan8, ammo sirt tuzilishi hali tekshirilmagan. Bu yerda biz ab initio hisoblashimiz, MD simulyatsiyasi va bug '/aseton interfeysida SFVS o'lchovimiz natijalari haqida xabar beramiz. Interfeysdagi molekulalar qutbli tartibli ekanligini, metil guruhlaridan biri massadan uzoqqa, molekulyar tekislik esa sirtga ko'proq yoki kamroq perpendikulyar ekanligini ko'rsatamiz. Bu yo'nalish kristall qatlamdagi aseton molekulalariga o'xshash bo'lib, sirt aseton tuzilishi kristalga o'xshashligini ko'rsatadi.
