Investigation of Water Evaporation Process at Air/Water Interface using Hofmeister Ions

致潮剂 化学 霍夫迈斯特系列 蒸发 氢键 分子 离子 化学物理 分子间力 水溶液 分析化学(期刊) 物理化学 热力学 有机化学 物理
作者
Bhawna Rana,David Fairhurst,Kailash C. Jena
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (39): 17832-17840 被引量:18
标识
DOI:10.1021/jacs.2c05837
摘要

Evaporation is an interfacial phenomenon in which a water molecule breaks the intermolecular hydrogen (H-) bonds and enters the vapor phase. However, a detailed demonstration of the role of interfacial water structure in the evaporation process is still lacking. Here, we purposefully perturb the H-bonding environment at the air/water interface by introducing kosmotropic (HPO4-2, SO4-2, and CO3-2) and chaotropic ions (NO3- and I-) to determine their influence on the evaporation process. Using time-resolved interferometry on aqueous salt droplets, we found that kosmotropes reduce evaporation, whereas chaotropes accelerate the evaporation process, following the Hofmeister series: HPO4-2 < SO4-2 < CO3-2 < Cl- < NO3- < I-. To extract deeper molecular-level insights into the observed Hofmeister trend in the evaporation rates, we investigated the air/water interface in the presence of ions using surface-specific sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy. The SFG vibrational spectra reveal the significant impact of ions on the strength of the H-bonding environment and the orientation of free OH oscillators from ∼36.2 to 48.4° at the air/water interface, where both the effects follow the Hofmeister series. It is established that the slow evaporating water molecules experience a strong H-bonding environment with free OH oscillators tilted away from the surface normal in the presence of kosmotropes. In contrast, the fast evaporating water molecules experience a weak H-bonding environment with free OH oscillators tilted toward the surface normal in the presence of chaotropes at the air/water interface. Our experimental outcomes showcase the complex bonding environment of interfacial water molecules and their decisive role in the evaporation process.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
YSWZSS完成签到 ,获得积分10
3秒前
skjjj完成签到,获得积分10
3秒前
细心涵雁发布了新的文献求助10
4秒前
司空剑封发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
淘宝叮咚发布了新的文献求助10
6秒前
shinysparrow应助hzs采纳,获得200
7秒前
7秒前
tian发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
乐乐应助安详的惜梦采纳,获得10
10秒前
桐桐应助留胡子的桐采纳,获得10
11秒前
兰彻完成签到,获得积分10
11秒前
哟252发布了新的文献求助10
12秒前
小羊羔子完成签到 ,获得积分10
13秒前
zysong完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
司空剑封完成签到,获得积分10
17秒前
小丁同学应助甜甜的莞采纳,获得10
18秒前
li发布了新的文献求助10
18秒前
20秒前
万能图书馆应助狂野忆文采纳,获得10
21秒前
21秒前
22秒前
24秒前
Lucas应助菜籽饼采纳,获得10
25秒前
25秒前
25秒前
zzz完成签到,获得积分20
26秒前
御风发布了新的文献求助10
28秒前
孤岛发布了新的文献求助10
28秒前
30秒前
传奇3应助tian采纳,获得10
31秒前
传奇3应助tian采纳,获得10
31秒前
酷波er应助tian采纳,获得10
31秒前
大模型应助tian采纳,获得10
31秒前
乐乐应助tian采纳,获得10
31秒前
科目三应助tian采纳,获得10
31秒前
善学以致用应助tian采纳,获得10
31秒前
高分求助中
ФОРМИРОВАНИЕ АО "МЕЖДУНАРОДНАЯ КНИГА" КАК ВАЖНЕЙШЕЙ СИСТЕМЫ ОТЕЧЕСТВЕННОГО КНИГОРАСПРОСТРАНЕНИЯ 3000
Electron microscopy study of magnesium hydride (MgH2) for Hydrogen Storage 1000
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 500
Quantum Computing for Quantum Chemistry 500
Thermal Expansion of Solids (CINDAS Data Series on Material Properties, v. I-4) 470
Fire Protection Handbook, 21st Edition volume1和volume2 360
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3901466
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3446206
关于积分的说明 10843611
捐赠科研通 3171310
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1752226
邀请新用户注册赠送积分活动 847061
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 789681