糖果粉碎传奇

想象一个豆形软糖在罐子里的弹珠。如果我们动摇的jar,玻璃球推挤豆形软糖,敲门jar和挤压它。通常,凝聚阶段系统被认为类似的术语:溶质“软糖”举行的溶剂“弹球”。

这种简化是合理的,如果溶质和溶剂不强烈相互作用。然而溶剂仍有影响——在溶质形成一个笼子里,压缩其电子密度。为二聚体分子,这实际上缩短了平均键长和增加其振动频率。化学家们早就知道,与溶剂的相互作用可以改变溶液的动态和属性(豆形软糖的跳跃和拥挤,可以这么说),例如,Na₂在液氩溶剂波动扭曲溶质电子密度,导致相对较大的瞬时偶极矩。这使得否则完全对称的溶质红外活性。

但这些影响通常认为的一个包罗万象的平均水平。了解当地的溶剂环境在一个给定时刻没有必要;“豆形软糖”并不特别关心它周围五在一个时刻和六下弹珠;它只关心玻璃球的整体效果。我们可以简单地宣布这一罐玻璃球的豆形软糖,到此为止吧。

类似地,如果我们希望我们的溶质豆形软糖的挤压在一个特定的方式,我们只需要找到一个合适的溶剂中,也许通过探索豆形软糖在玻璃球不同于豆形软糖在乒乓球不同于豆形软糖在高尔夫球,等等。

失去我们的玻璃球

然而,通常简化分解,因为真正的溶剂不是大理石制成的——他们是复杂的分子具有复杂的特性。这意味着他们可以与溶质分子相互作用的,这改变了整个局面,即使是只有强大的交互中氢键存在液态水。在这种情况下,一个更恰当的类比是一罐蜜糖豆形软糖小熊软糖:不是简单地压缩和压豆形软糖,他们也抓住。这迫使豆形软糖移动根据周围环境的具体动作,这可能拉,拉伸,扭曲豆形软糖成新的形状。

这是我们最近的探索使用分子动力学模拟的场景通过Na的例子₂在液体中四氢呋喃(四氢呋喃)。¹不像液氩,极地四氢呋喃与Na交互的能力₂有水的氢键相互作用的强度。导致钠₂债券伸展在液体四氢呋喃-如何与氩的完全相反。配绑定溶剂的存在也改变了电子密度的Na₂债券,导致大扭曲的形状和诱导相对较大分子的偶极矩。

堵塞了

这个例子的也许最有趣的特性是依赖这些溶质在特定的当地环境产权扭曲。对Na₂液体Ar,一般溶剂效应足以理解凝相系统。对Na₂然而在液体四氢呋喃,一般溶剂效应也不足以解释动力学和Na的属性₂溶质:现在,分子是稳定在独特的几个州的基础上的数量和布置的四氢呋喃分子形成配位键。

而在四氢呋喃和Na之间的相互作用₂不会被传统认为是化学键,这些离散状态必须克服相对较大的能量障碍——本质上发生的化学反应——互换。

在这种情况下,我们不能简单地宣布我们有豆形软糖在一罐小熊软糖。相反,我们有特定的几个州的豆形软糖,每个都有独特的特性,有效地表现为独特的溶质的物种。我们必须准备好考虑多个稳定的溶质状态处于平衡状态的存在,或洗出真正的溶剂效应风险欺骗性的平均水平。

但这些谈论软糖,大理石,和小熊橡皮糖真的重要吗?毕竟,化学家们已经知道选择合适的溶剂能稳定产品或改变反应速率,例如。简言之,是的它:有许多值得考虑溶剂的情况详细的角色。许多生物过程所必需的生活,如蛋白质的折叠成其生物功能的形式,由微妙的平衡控制。大部分的化学反应,特别是相关的生物系统,在解决方案。在这些场景中,溶剂,远非一个看客,甚至可能扮演不可或缺的角色在动力学和溶质的化学特性。同样的规则也能应用在我们的实验室的长凳上。

小心选择你的溶剂;也许是偷偷地整合本身的一部分溶质的化学特性。