Pruebas estructurales de enlace de hidrógeno interaniónico en soluciones de ácido fosfórico

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Química de la solución
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El enlace de hidrógeno interaniónico (IAHB) implica interacciones entre iones de carga similar, desafiando los modelos electrostáticos tradicionales.
• Comprender IAHB es crucial para explicar el comportamiento químico en soluciones iónicas concentradas.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar pruebas estructurales directas de IAHB en soluciones acuosas concentradas de ácido fosfórico (PA).
• Para aclarar el papel del disolvente en la facilitación de la asociación anión-anión.

Principales métodos:

• Espectroscopia de estructura fina de absorción de rayos X de borde K de oxígeno (XAFS).
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo de la afinidad de electrones (TD-DFT).
• Análisis de la estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS) y de la estructura fina de absorción de rayos X cercana al borde (NEXAFS).

Principales resultados:

• Pruebas estructurales directas de dimeros cíclicos de fosfato-fosfato de IAHB estable formados en concentraciones de PA ≥7 M.
• Ordenamiento de largo alcance consistente con la formación de dímeros observado a través de EXAFS.
• Transición dependiente de la concentración de las especies monoméricas a las especies diméricas confirmada por NEXAFS.
• Los cálculos de DFT indicaron la formación de IAHB energéticamente favorable impulsada por la polarización y la transferencia de carga, mediada por el disolvente.

Conclusiones:

• El disolvente juega un papel crítico en la facilitación de la asociación anión-anión a través de IAHB.
• Los hallazgos ofrecen información estructural crucial sobre las redes de enlaces de hidrógeno en soluciones concentradas de PA.
• IAHB contribuye significativamente al comportamiento de los sistemas iónicos concentrados.