A víz savassága DMSO-ban, mint a klaszterképződés indikátora
Munkám során a víz savasságát vizsgáltam DMSO oldószerben kvantumkémiai és kísérleti módszerekkel. A Bordwell által kidolgozott indikátor módszert [1] használva levegőkizárásos technikával mértem a víz pKa értékét DMSO-ban széles koncentrációtartományban. Kovarianciaanalízis vizsgálat szerint a mért értékek szignifikánsan függenek a víz és a hidroxidion koncentrációjának arányától. A mérés szórása mindössze 0,08 egységnek adódott, ugyanakkor a pKa 29,2 és 32,7 között változott a különböző mérési beállításoknál.
Az eredmények interpretálásához kvantumkémiai számításokat végeztem. A különböző méretű víz klaszterekre több termodinamikai ciklussal (direkt és referencia módszerek) és oldószermodellel (implicit és hibrid) pKa értékeket számoltam. A növekvő klaszterméret hatására (a hidrogén-kötések kialakulásával) jelentősen csökken a pKa érték a számítások szerint. Ennek legfőbb oka, hogy a deprotonálódási reakció gázfázisú szabadentalpiaváltozása jelentősen függ a deprotonált víz klaszter méretétől. A számolt pKa értékek, illetve az oldatban jelen lévő specieszek (H2O, OH-, DMSO) közötti a folyadékfázisban kialakuló hidrogén-kötés erősségek alapján a hidroxid és a víz közötti hidrogén-kötés erőssége bír meghatározó szereppel.
[1] Walter S. Matthews, Joseph E. Bares, John E. Bartmess, F. G. Bordwell, Frederick J. Cornforth, George E. Drucker, Zafra Margolin, Robert J. McCallum, Gregory J. McCollum, Noel R. Vanier J. Am. Chem. Soc., 1975, 97 (24), pp 7006–7014.
szerző
-
Szabó Gergő
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Kelemen Zsolt
egyetemi adjunktus, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék -
Dr. Nyulászi László
egyetemi tanár, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék
