Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Hydrogen-bond puzzle

100%

Grodzka J. , Pomianowski A.

|

2010

|

tom Vol. 44

35-40

EN

A scientist creating the models of material structures works in a way similar to the artist painting from the nature. Various models, similarly as different images may describe the same reality in a better or worse way. We think that it is the time to admit that the models of the percolating lattice and dynamic clusters are two images of the same structure of water, viewed from different perspectives. We believe that the most important will be such improvement of the basic model of the structure of water molecule that both ways of its modeling would give practically the same consistency with experimental results.

PL

Uczony - tworząc modele struktur materialnych - postępuje jak artysta malujący obrazy z natury. Podobnie jak różne obrazy, tak też różne modele mogą lepiej lub gorzej opisywać tę samą rzeczywistość. Sądzimy, że nadszedł czas aby uznać, że modele, zarówno perkolującej sieci, jak też dynamicznych klasterów to dwa obrazy tej samej struktury wody, lecz oglądanej z innych perspektyw. Odnosimy wrażenie, że środek ciężkości zagadnienia przenosi się wyraźnie na takie udoskonalenie podstawowego modelu molekuły wody, aby obie drogi modelowania jej struktury, dawały praktycznie taką samą zgodność z wynikami prac doświadczalnych.

2

Infrared temperature studies of the polyurethane-based membrane materials

100%

Kaczmarczyk B. , Wolińska-Grabczyk A. , Jankowski A.

|

2009

|

tom Vol. 53, nr 2

135-139

EN

The effcct of thermal annealing on hydrogen bonding in 4,4'-diaminodiphenylmethane-bascd segmented polyurethanes (PUU) varying in the length of the poly(tctramcthylcne oxide) (PTMO)-bascd soft segments has been studied by using Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). It has been found that a significant amount of both interurcthanc and hard - soft segment hydrogen bonding exists in the investigated PUUs. The later one indicates some degree of phase mixing leading to the hard segments being mixed into the soft domains. The spectral evidence for temperature effects on the hydrogen bonding have been demonstrated, which is based on the significant changes in the relative intensities of the bands corresponding to the free and different hydrogen- bonded C=0 groups as a result of the thermal treatment.

3

Hydrogen bonds in camphorsulfonic acid doped polyaniline

100%

Łużny W. , Piwowarczyk K.

|

2011

|

tom T. 56, nr 9

652-656

EN

We conducted a set of computer simulations to explore in details the way polyaniline (PANI) interacts with its dopant molecules like camphorsulfonic acid (CSA) and with solvent like chloroform, m-cresol or a mixture of m-cresol and water. The simulated system was built of a single layer of polyaniline chains in protonated state with attached camphorsulfonic acid ions as dopants. The system of the size above 50 A* was subject to the periodic boundary conditions. All atoms in simulated molecules were assigned to atom types from OPLS-AA force field. However the inter-ring torsion profile for polyaniline in protonated emeraldine state was modified according to the density functional theory simulations. Prepared systems were simulated for 1 ns under the constant temperature (293 K) and constant pressure (1000 hPa) conditions. The results of molecular dynamics simulation exhibit a broad variety of hydrogen bond patterns between PANI-CSA as well as solvent molecules. We observed high probability (36 %) of configurations where single CSA molecule is attached to a PANI chain via a single hydrogen bond. However, the high probability (44 %) of a configuration where single CSA molecule bridges two or more PANI chains via hydrogen bonds was quite unexpected. Our simulations show also that in the presence of solvent, PANI-CSA interaction slightly weakens. Nevertheless, in the case of solvents being able to form hydrogen bonds in which CSA molecule is involved.

PL

W celu lepszego zrozumienia wpływu wiązań wodorowych na strukturę polianiliny (PANI) domieszkowanej kwasem kamforosulfonowym (CSA), przeprowadziliśmy symulacje tego systemu metodą dynamiki molekularnej uwzględniając także cząsteczki rozpuszczalnika, tj. chloroform, m-krezol oraz m-krezol z dodatkiem wody. Symulowany układ był złożony z warstwy polianiliny, którą tworzyło 12 łańcuchów polimeru otoczonych 96 jonami CSA. Cały układ o wymiarach rzędu 50 A* podlegał periodycznym warunkom brzegowym, tak że łańcuchy polianiliny mogły być efektywnie traktowane jak nieskończony polimer. Parametry oddziaływań międzyatomowych zostały dobrane w ramach pola siłowego OPLS-AA, przy czym parametry profilu torsyjnego dla łańcucha polianiliny w stanie sprotonowanym zostały obliczone na podstawie symulacji kwantowych metodą DFT/B3LYP/6-31G*. Tak spreparowane systemy były symulowane w temp. 293 K i ciśnieniu 1000 hPa przez 1 ns. Wyniki symulacji pokazują dużą różnorodność konfiguracji wiązań wodorowych. Zaobserwowaliśmy znaczny procent (36 %) oczekiwanych konfiguracji, w których jedna cząsteczka CSA łączy wiązaniem wodorowym jeden łańcuch PANI. Niespodziewanym wynikiem było duże prawdopodobieństwo (44 %, tabela 2) konfiguracji, w których cząsteczka CSA łączy za pomocą wiązań wodorowych dwa lub trzy łańcuchy PANI [wzór (III)—(V)]. W przypadku dodania rozpuszczalnika, symulacje odkryły dwa typy zachowań. Cząsteczki rozpuszczalnika zdolne do formowania wiązań wodorowych (m-krezol, woda) wbudowują się między CSA i PANI tworząc rodzaj mostków [wzór (I)] i nie wpływając w sposób istotny na całkowitą liczbę wiązań wodorowych, w których uczestniczy polianilina. To zachowanie powoduje znaczny wzrost liczby wiązań wodorowych między CSA i rozpuszczalnikiem, co usztywnia strukturę takiego układu i powoduje, że jest on mniej podatny na zmiany. Z drugiej strony, cząsteczki dowolnego rozpuszczalnika osłaniają cząsteczki CSA [wzór (VII)] i redukują liczbę wiązań wodorowych PANI-CSA (tabela 3).

4

Właściwości i zastosowania wody pod- i nadkrytycznej

84%

Światła-Wójcik D.

|

2010

|

tom [Z] 64, 3-4

225-242

EN

In the last decades, sub- and supercritical water has received continuously increasing attention as a reaction medium. As safe, non-toxic, readily accessible it is used in chemical synthesis, waste destruction and biomass processing [1–4]. A broad area of technological and industrial applications of sub- and supercritical water arises from its physical and transport properties falling between those of a gas and a liquid. The solvent properties of water can rapidly change with increasing pressure and temperature [2, 5, 10]. Above the critical point (Tc = 647.1 K, Pc = 22.06 MPa) water becomes highly compressible and diffusive. The static dielectric constant approaches values characteristic for low-polar solvent (Fig. 5). Contrary to liquid water at ambient conditions, supercritical water is a poor solvent for ionic species but is well miscible with hydrocarbons and gases (Fig. 6). The ionic product of supercritical water can be a few orders of magnitude higher than in ambient water (Fig. 4) with consequent effect on the kinetics and mechanisms of chemical reactions. By adjustment of thermodynamic conditions one can tune density, viscosity, polarity or pH of water to the desired solvation properties without any change in the chemical composition. An alternation in the character of water solvent near and above the critical point is the consequence of the structural transformations in the hydrogen-bonded network. As evidenced by many experimental and simulation studies the average number of hydrogen bonds per molecule and the lifetime of H-bonds decrease with increasing temperature and decreasing density [2, 10, 19]. With respect to experiment computer simulation plays an equal, and sometimes pivotal role, in quantitative characterization and understanding of water under extreme conditions. Precise definition of an H-bond employed in computer simulation allows one to examine size and topology of clusters of hydrogen-bonded molecules for various thermodynamic states [17, 19]. Such knowledge is invaluable to link features of the hydrogen bonding with the macroscopic properties of water [10, 19]. This article provides an overview of three aspects concerning water from ambient to supercritical conditions. In Chapter 1 the physical and transport properties are reviewed. Features of hydrogen bonding and a relationship between the molecular engagement in hydrogen-bonded clusters and macroscopic properties of water are discussed in Chapter 2. Chapter 3 focuses on technological and industrial applications of sub- and supercritical water. The summary concludes on main research needs.