Dinámica estructural rápida en soluciones concentradas de HCl: desde el salto de protones hasta la viscosidad a...

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Dinámica de las soluciones
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El salto de protones y la espectroscopia de iones de hidrónio en HCl concentrado están bien estudiados.
• La dinámica estructural de las soluciones concentradas de HCl sigue siendo menos comprendida.
• La comparación de HCl con soluciones de NaCl ayuda a dilucidar el papel del catión de hidrónio.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica estructural dependiente de la concentración de las soluciones de HCl.
• Comparar la dinámica del HCl con las soluciones de NaCl utilizando el efecto de Kerr óptico detectado por heterodinio (OHD-OKE).
• Relacione la dinámica observada con el salto de protones y la viscosidad en masa.

Principales métodos:

• Las mediciones del efecto de Kerr óptico heterodino detectado (OHD-OKE).
• Análisis de la dinámica dependiente de la concentración desde 0,8 m hasta 15,5 m HCl.
• Comparación con los datos de la literatura de las simulaciones de MD ab initio y los experimentos de intercambio químico IR 2D.

Principales resultados:

• Las soluciones de HCl y NaCl muestran desintegraciones triexponenciales de la señal OHD-OKE, a diferencia de la desintegración biexponencial en agua pura.
• Una constante de desintegración más lenta (t3) se correlaciona linealmente con la viscosidad total.
• Los tiempos de salto de protones se alinean con el tiempo de relajación de la dinámica estructural más lenta (t3).

Conclusiones:

• La dinámica estructural de los grupos de hidrónio/cloruro/agua gobierna el salto de protones y la viscosidad en masa.
• El tiempo de relajación más lento (t3) aumenta con la concentración de HCl, ausente en agua pura.
• Las constantes de descomposición más rápidas (t1, t2) en HCl se asemejan a las del agua pura y aumentan ligeramente con la concentración.