Using the C-O stretch to unravel the nature of hydrogen bonding in low-temperature solid methanol-water condensates.
Using the C-O stretch to unravel the nature of hydrogen bonding in low-temperature solid methanol-water condensates.
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利用 C-O 拉伸揭示低温固体甲醇-水冷凝物中氢键的性质。
DOI：
10.1039/c5cp05299h
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dawes A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dawes A
透射红外光谱已用于系统的实验室研究中，以研究在 30 K 下气相沉积的 CH3OH 和 H2O 二元混合物中的氢键，作为 CH3OH/H2O 混合比 R 的函数。CH3OH 和 H2O 之间存在明显的强分子间相互作用，二元冰的红外谱带轮廓与纯组分的红外谱带轮廓不同，并且随 R 变化显着。O-H 和 C-H 谱带轮廓的一致证据以及 C-O 拉伸谱带的详细分析揭示了两个低于和高于 R = 0.6–0.7 时有不同的氢键结构。发现气相沉积的固体混合物表现出与液体类似的行为，并具有不均匀性和浓度依赖性的较高氢键配位数的证据。发现 C-O 拉伸带由三个部分组成，分别为 1039 cm−1（“蓝色”）、1027 cm−1（“中间”）和 1011 cm−1（“红色”）。 “蓝色”和“中间”成分对应于 CH3OH 作为质子供体 (PD) 和质子受体 (PA) 占主导地位的环境，分别揭示了混合物中 CH3OH 作为 PA 和 H2O 作为 PD 的优先键合。 “红色”成分仅在 H2O 存在的情况下出现，并且被认为是由于 CH3OH 氧原子上的两个孤对电子参与，作为两个 PD H2O 原子的 PA。协同效应很明显，CH3OH 的 C-H 伸缩模式同时发生蓝移，低于 R = 0.6，表明 CH3 基团参与氢键结合。
Transmission infrared spectroscopy has been used in a systematic laboratory study to investigate hydrogen bonding in binary mixtures of CH3OH and H2O, vapour deposited at 30 K, as a function of CH3OH/H2O mixing ratio, R. Strong intermolecular interactions are evident between CH3OH and H2O with infrared band profiles of the binary ices differing from that of the pure components and changing significantly with R. Consistent evidence from the O–H and C–H band profiles and detailed analysis of the C–O stretch band reveal two different hydrogen bonding structural regimes below and above R = 0.6–0.7. The vapour deposited solid mixtures were found to exhibit behaviour similar to that of liquids with evidence of inhomogeneity and higher coordination number of hydrogen bonds that are concentration dependent. The C–O stretch band is found to consist of three components around 1039 cm−1 (‘blue’), 1027 cm−1 (‘middle’) and 1011 cm−1 (‘red’). The ‘blue’ and ‘middle’ components corresponding to environments with CH3OH dominating as a proton donor (PD) and proton acceptor (PA) respectively reveal preferential bonding of CH3OH as a PA and H2O as a PD in the mixtures. The ‘red’ component is only present in the presence of H2O and has been assigned to the involvement of both lone pairs of electrons on the oxygen atom of CH3OH as a PA to two PD H2O atoms. Cooperative effects are evident with concurrent blue-shifts in the C–H stretching modes of CH3OH below R = 0.6 indicating CH3 group participation in hydrogen bonding.
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DOI：
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