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水微滴的物理化学

Physical Chemistry of Water Microdroplets.

作者信息

Colussi Agustín J

机构信息

California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, United States.

出版信息

J Phys Chem Lett. 2025 Apr 3;16(13):3366-3370. doi: 10.1021/acs.jpclett.5c00434. Epub 2025 Mar 26.

DOI:10.1021/acs.jpclett.5c00434
PMID:40134370
Abstract

Orders-of-magnitude reaction accelerations and the formation of HO in aerosolized water microdroplets are in search of explanation. These processes are not overall spontaneous as generally assumed because they are preceded by the forced aerosolization of water. Nor are they caused by internal electric fields because the electrical activation of chemical reactions requires external static fields vectorially aligned with transition state dipoles. The formation of HO is enabled by the partial dehydration of HO and H ions in low-density interfacial water, a process that raises their free energies of formation and lifts the endoergicity of the prerequisite electron transfer HO + H = HO + H in bulk water. The lack of unimolecular reaction accelerations suggests the accelerations of bimolecular reactions are due to the higher frequencies of molecular encounters, fewer transition state recrossings, and smaller entropy losses for expanding solvent cavities to hold their transition states in interfacial vs bulk water.

摘要

数量级的反应加速以及雾化水微滴中羟基自由基(HO)的形成有待解释。这些过程并非如通常所认为的那样是总体自发的,因为它们之前是水的强制雾化。它们也不是由内部电场引起的,因为化学反应的电激活需要与过渡态偶极矢量对齐的外部静电场。羟基自由基(HO)的形成是由低密度界面水中的HO和H离子的部分脱水实现的,这一过程提高了它们的生成自由能,并提升了本体水中前置电子转移HO + H = HO + H的吸能性。单分子反应加速的缺乏表明双分子反应的加速是由于分子相遇频率更高、过渡态再穿越更少以及相比于本体水,在界面水中扩展溶剂腔以容纳其过渡态时熵损失更小。

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引用本文的文献

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