Hispanopedia Wiki
El dímero de agua consiste en dos moléculas de agua unidas débilmente por un enlace de hidrógeno . Es el grupo de agua más pequeño . Debido a que es el sistema modelo más simple para estudiar los enlaces de hidrógeno en el agua, ha sido el objetivo de muchos estudios teóricos [1] [2] [3] (y luego experimentales) que se lo ha llamado un "conejillo de indias teórico". [4]
Estructura y propiedades
Se estima que la energía de enlace ab initio entre las dos moléculas de agua es de 5-6 kcal/mol, aunque se han obtenido valores entre 3 y 8 dependiendo del método. La energía de disociación medida experimentalmente (incluyendo los efectos cuánticos nucleares) de (H 2 O) 2 y (D 2 O) 2 son 3,16 ± 0,03 kcal/mol (13,22 ± 0,12 kJ/mol) [5] y 3,56 ± 0,03 kcal/mol (14,88 ± 0,12 kJ/mol), [6] respectivamente. Los valores concuerdan perfectamente con los cálculos. [7] [8] La distancia OO del estado fundamental vibracional se mide experimentalmente a ca. 2,98 Å; [9] el enlace de hidrógeno es casi lineal, pero el ángulo con el plano de la molécula aceptora es de unos 57°. El estado fundamental vibracional se conoce como dímero lineal de agua (mostrado en la figura de la derecha), que es un vértice casi alargado (es decir, en términos de constantes rotacionales [ aclaración necesaria ] , A > B ≈ C). Otras configuraciones de interés incluyen el dímero cíclico y el dímero bifurcado.
Historia y relevancia
El primer estudio teórico del dímero de agua fue un cálculo ab initio publicado en 1968 por Morokuma y Pedersen. [10] Desde entonces, el dímero de agua ha sido el foco de interés sostenido por parte de los químicos teóricos interesados en los enlaces de hidrógeno: una búsqueda en la base de datos CAS hasta 2006 devuelve más de 1100 referencias relacionadas (73 de ellas en 2005). Además de servir como modelo para los enlaces de hidrógeno, se cree que (H 2 O) 2 desempeña un papel importante en muchos procesos atmosféricos, incluidas las reacciones químicas, la condensación y la absorción de energía solar por la atmósfera. [11] [12] [13] Además, se cree que una comprensión completa del dímero de agua desempeña un papel clave en una comprensión más completa de los enlaces de hidrógeno en formas líquidas y sólidas del agua.
Referencias
- ^ Buckingham, AD El enlace de hidrógeno, la estructura y las propiedades del agua y el dímero de agua. Journal of Molecular Structure 1991 , 250 , 111-18.
- ^ Goldman, N., Leforestier, C. y Saykally, RJ, Dímeros de agua en la atmósfera II: resultados de la superficie potencial VRT(ASP-W)III, Journal of Physical Chemistry A , 2004 , 108 , pág. 787-794.
- ^ Schütz, M.; Brdarski, S.; Widmark, P.-O.; Lindh, R.; Karlström, G. La energía de interacción del dímero de agua: convergencia al límite del conjunto base en el nivel correlacionado, Journal Chemical Physics, 1997 , 107 , 4597-4605.
- ^ Jeffrey, GA; Introducción a los enlaces de hidrógeno (Temas de química física) . Oxford University Press, EE. UU. (13 de marzo de 1997). ISBN 0-19-509549-9
- ^ Rocher-Casterline, BE; Ch'ng, LC; Mollner, AK; Reisler, H. Revista de Física Química 2011 , 115 , 6903-6909 doi:10.1063/1.3598339
- ^ Ch'ng, LC; Samanta, Alaska; Czakó, G.; Bowman, JM; Reisler, H. Revista de la Sociedad Química Estadounidense 2012 , 134 , 15430 doi:10.1021/ja305500x
- ^ Vástago, A.; Wang, Y.; Kaledin, A.; Braams, BJ; Arquero. Revista JM de Física Química 2009 , 130 , 144314 doi:10.1063/1.3112403
- ^ Leforestier, C.; Szalewicz, K.; van der Avoird, A. Journal of Chemical Physics 2012 , 137 , 014305 doi:10.1063/1.4722338
- ^ Scheiner, S. Estudios ab initio de enlaces de hidrógeno: el paradigma del dímero de agua. Revisión anual de química física 1994 , 45 , 23-56.
- ^ Morokuma, K.; Pedersen, L. Estudios moleculares-orbitales de enlaces de hidrógeno. Un cálculo ab initio para agua dimérica. Journal of Chemical Physics 1968 , 48 , 3275-3282.
- ^ Tretiakov, M. Yu; Koshelev, MA; Serov, EA; Parshin, VV; Odintsova, TA; Bubnov, GM (2014). "Dímero de agua y el continuo atmosférico". Física-Uspekhi . 57 (11): 1083–1098. Código Bib : 2014PhyU...57.1083T. doi :10.3367/UFNe.0184.201411c.1199. S2CID 123138629 . Consultado el 23 de junio de 2022 .
- ^ Anglada, JM; Sole', A. (2016). "Impacto del dímero de agua en la reactividad atmosférica de los óxidos de carbonilo". Química Física Química . 18 (26): 17689–17712. Bibcode :2016PCCP...1817698A. doi :10.1039/C6CP02531E. hdl : 2445/118855 . PMID 27308802 . Consultado el 23 de junio de 2022 .
- ^ Saykally, RJ (2013). "El cúmulo de agua más simple deja atrás su huella espectral". Física . 6 : 22. Código Bibliográfico :2013PhyOJ...6...22S. doi : 10.1103/Physics.6.22 . Consultado el 23 de junio de 2022 .