La séparation (en bas) des paires d'ions fluorure de lithium (Li et F) implique deux étapes :(1) une augmentation de la coordination de l'eau autour des ions (paires d'ions de contact, CIP à CIP*) et (2) séparation spatiale des ions (CIP* à paires d'ions séparés par solvant, SSIP*). Comme le montre le graphique du haut, l'énergie libre est dominée par le processus de réarrangement du solvant comme la théorie de Marcus du transfert d'électrons. Crédit :Société chimique américaine
A l'intérieur des piles à combustible, piles, et les systèmes biologiques, des paires d'ions dans l'eau peuvent affecter les réactions chimiques. En savoir plus sur la façon dont l'eau influence ces réactions pourrait être utile. Les théoriciens ont conçu un méthode élégante qui explique l'influence. Leur méthode montre comment l'eau se déplace autour des ions et les amène à se rapprocher ou à rester séparés.
L'appariement des ions peut être un facteur important dans les processus chimiques et biologiques. La jonction des ions implique des mouvements complexes de réseaux constitués de molécules d'eau. L'approche de l'équipe offre un aperçu des ions et de la façon dont ils s'apparient. Les résultats permettront aux scientifiques de prédire, contrôler, et accordez la structure, fonction, et la dynamique des ions et des processus associés.
L'association ou la dissociation de paires d'ions dans l'eau est présente dans les réactions chimiques dans les piles à combustible, piles, et les cellules humaines. Les scientifiques ont eu du mal à comprendre comment les molécules d'eau qui se regroupent autour des ions influencent les réactions. Le défi? Les modèles informatiques traditionnels contiennent souvent trop d'informations pour révéler les caractéristiques souhaitées. Une équipe de théoriciens a conçu un méthode élégante qui montre comment l'eau se déplace autour des paires d'ions et influence leur rapprochement ou leur séparation. Pour développer la théorie des paires d'ions, l'équipe a exploré la distance entre les ions et le nombre de molécules d'eau autour de l'ion individuel ou de la paire d'ions.
Appliquer l'approche, l'équipe a révélé que la dissociation des ions se produit en deux étapes. D'abord, il y a une augmentation du nombre de molécules d'eau autour de chaque ion. Seconde, les ions se séparent. Pour que les ions se rejoignent, les molécules d'eau doivent s'écarter. L'eau en mouvement est la critique, étape de limitation du débit. Le cadre de l'équipe s'inspire de la théorie de Marcus, conçu à l'origine pour calculer à quelle vitesse les électrons se transfèrent entre les molécules dans les solutions et étendu plus tard à d'autres transformations. La méthode de l'équipe offre une meilleure compréhension des paires d'ions qui permettra aux chercheurs de contrôler et d'ajuster la structure, fonction, et dynamique des paires d'ions dans différents systèmes, des interactions des protéines avec l'ADN au mouvement des ions dans les batteries.
