在自然界或?qū)嶒炇抑谐曁幚砘螂妵婌F過程中出現(xiàn)的帶電水微滴中,反應(yīng)化學(xué)的熱力學(xué)可以相對于體相發(fā)生顯著變化。鑒于此,來自勞倫斯伯克利國家實驗室的Teresa Head-Gordon通過研究模擬電荷不平衡增加的水滴來產(chǎn)生氧化還原劑,如羥基和氫自由基以及溶劑化電子,為觀察加速化學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。
文章要點:
1) 該研究計算了控制電子轉(zhuǎn)移過程的OH?和H+的水合焓,以及離子的垂直電離能和垂直電子親和力的相應(yīng)變化,以產(chǎn)生OH?和H?反應(yīng)物質(zhì),并且,當(dāng)液滴電荷達(dá)到瑞利極限的20~50%時,OH-和H+的水合焓降低了超過50 kcal/mol,使得電子轉(zhuǎn)移在熱力學(xué)上變得有利,這與H+更有利的垂直電子親和力和OH?更低的垂直電離能相對應(yīng);
2) 此外,研究表明,納米級的計算和結(jié)論擴展到了實驗微滴長度尺度,液滴電荷與化學(xué)反應(yīng)活性的相關(guān)性說明了H2O2的形成,并對觀察到的微滴中以增強的速率發(fā)生的其他氧化還原反應(yīng)具有明確的意義。
參考資料:
Heindel, J.P., LaCour, R.A. & Head-Gordon, T. The role of charge in microdroplet redox chemistry. Nat. Commun. (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-47879-0
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47879-0