Ученые раскрыли механизм распределения солей на поверхности растворителей

Новое исследование под руководством Университета Флиндерс пролило свет на одну из больших загадок химии, описав, как простые соли располагаются вблизи поверхности жидких растворителей.

В новом международном совместном исследовании эксперты использовали технику, называемую «спектроскопия рассеяния ионов», на ряде растворителей, чтобы понять границу раздела между воздухом и каплями воды в атмосфере.

Доктор Гюнтер Андерссон, профессор химической физики и нанотехнологий Университета Флиндерс, заявляет, что новая техника значительно продвигает описание того, как ионы образуют простые соли, присутствующие во внешнем слое растворенных растворителей, например, в обычной поваренной соли (хлорид натрия) (Na⁺ и Cl^- NaCl).

Статья «Ионная специфичность на поверхностях растворителей: профили концентрации по глубине для одновалентных неорганических ионов», опубликованная в Journal of Colloid and Interface Science, открывает путь для дальнейшего понимания ключевых процессов в окружающей среде.

«Это был нерешенный вопрос на протяжении десятилетий, и данное исследование является важным шагом вперед в понимании химических реакций в атмосфере, где капли воды встречаются с воздухом — реакций, которые имеют значение для окружающей среды», — говорит ведущий автор профессор Андерссон из Института наноразмерной науки и технологий Флиндерса при Колледже науки и инженерии.

«Спектроскопию рассеяния ионов упрощенно можно описать как игру в бильярд с атомами, где бильярдные шары (атомы) имеют разные массы из всей периодической таблицы.

«Не существует другого метода, который мог бы всесторонне исследовать эту проблему».

Первый автор доктор Ананд Кумар, научный сотрудник CSIRO Early Research Career, работающий в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии, сообщает, что исследовательская группа теперь надеется использовать этот метод для изучения того, как это применимо к воде — самому важному растворителю.

«Мы устанавливаем шкалу для растворителей на основе поверхностного натяжения, чтобы оценить и, надеемся, предсказать в будущем, какие ионы перейдут во внешние слои, а какие — нет», — говорит доктор Кумар.

«В этой шкале вода находится на другом конце, и мы проверим с помощью дальнейших исследований, как эта шкала проявляется для воды».

В последнем исследовании нейтральная спектроскопия рассеяния ионов при соударении использовалась для прямого измерения профилей концентрации по глубине для одновалентных неорганических ионов (Cl⁻, Br⁻, I⁻, Na⁺, K⁺ и Cs⁺) в растворе на четырех неводных растворителях — пропиленкарбонате (PC), бензиловом спирте (BA), глицерине и формамиде (FA).

Больше информации: Anand Kumar et al, Ion specificity at solvent surfaces: concentration depth profiles of monovalent inorganic ions, Journal of Colloid and Interface Science (2025). DOI: 10.1016/j.jcis.2025.139019