Communication: Inside the water wheel: Intrinsic differences between hydrated tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate ions
Abstrakt
Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate (TPTB) is a common reference electrolyte in physical chemistry of solutions allowing for a convenient partitioning of thermodynamic properties into single-ion contributions. Here, we compute on the basis of ab initio molecular dynamics simulations the infrared (IR) spectra for hydrated constituent ions of the TPTB assumption. Using spectral decomposition techniques, we extract important information pertaining to the state of the hydration water from the IR spectra. Within their physical radii, the ions manage to capture about a dozen H2 O molecules, several of which penetrate deep into the grooves between the tetrahedrally oriented “sails” of the rotating ions. In accordance with previous IR and Raman experiments, we find a considerable blue shift of the νOH stretching band of liquid water by 240 cm−1 for TB, due to the extensive O–H···π hydrogen bonding, which is much weaker for TP. On the other hand, both ions show a second prominent band in the νOH vibration range, only mildly blue shifted with respect to bulk water and attributable to the general distortion of the hydrogen bond network of the neighboring solvent. Finally, spatially resolved IR spectra allow us to pinpoint the exact location around the solutes, from which different IR resonances of the solvent originate.
Cytowania
-
1 1
CrossRef
-
0
Web of Science
-
1 0
Scopus
Autorzy (2)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- Copyright (AIP Publishing)
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
nr 149,
wydanie 17,
strony 1 - 16,
ISSN: 0021-9606 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2018
- Opis bibliograficzny:
- Leśniewski M., Śmiechowski M.: Communication: Inside the water wheel: Intrinsic differences between hydrated tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate ions// JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS. -Vol. 149, iss. 17 (2018), s.1-16
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1063/1.5056237
- Bibliografia: test
-
- P. Hunenberger and M. Reif, Single-Ion Solvation: Experimental and Theoretical Ap- proaches to Elusive Thermodynamic Quantities (The Royal Society of Chemistry, Cam- bridge, 2011). otwiera się w nowej karcie
- T. T. Duignan, M. D. Baer, G. K. Schenter, and C. J. Mundy, Chem. Sci. 8, 6131 (2017). otwiera się w nowej karcie
- A. L. Rockwood, ChemPhysChem 16, 1978 (2015). otwiera się w nowej karcie
- M. D. Tissandier, K. A. Cowen, W. Y. Feng, E. Gundlach, M. H. Cohen, A. D. Earhart, J. V. Coe, and T. R. Tuttle, J. Phys. Chem. B 102, 7787 (1998). otwiera się w nowej karcie
- T. Pollard and T. L. Beck, J. Chem. Phys. 140, 224507 (2014). otwiera się w nowej karcie
- C. Kalidas, G. Hefter, and Y. Marcus, Chem. Rev. 100, 819 (2000). otwiera się w nowej karcie
- Y. Marcus, Pure Appl. Chem. 58, 1721 (1986). otwiera się w nowej karcie
- B. G. Cox and A. J. Parker, J. Am. Chem. Soc. 95, 402 (1973). otwiera się w nowej karcie
- R. Alexander, A. J. Parker, J. H. Sharp, and W. E. Waghorne, J. Am. Chem. Soc. 94, 1148 (1972). otwiera się w nowej karcie
- Y. Marcus and G. Hefter, Chem. Rev. 104, 3405 (2004). otwiera się w nowej karcie
- G. Hefter and Y. Marcus, J. Solution Chem. 26, 249 (1997). otwiera się w nowej karcie
- H. D. B. Jenkins and Y. Marcus, Chem. Rev. 95, 2695 (1995). otwiera się w nowej karcie
- E. Grunwald, G. Baughman, and G. Kohnstam, J. Am. Chem. Soc. 82, 5801 (1960). otwiera się w nowej karcie
- Y. Marcus, G. Hefter, and T. Chen, J. Chem. Thermodynamics 32, 639 (2000). otwiera się w nowej karcie
- Y. Marcus, Ion Properties (Marcel Dekker, Inc., New York, 1997).
- Y. Marcus, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 83, 339 (1987).
- Y. Marcus, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 83, 2985 (1987).
- M. H. Abraham and Y. Marcus, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 82, 3255 (1986). otwiera się w nowej karcie
- O. Carrier, E. H. G. Backus, N. Shahidzadeh, J. Franz, M. Wagner, Y. Nagata, M. Bonn, and D. Bonn, J. Phys. Chem. Lett. 7, 825 (2016). otwiera się w nowej karcie
- R. Scheu, B. M. Rankin, Y. Chen, K. C. Jena, D. Ben-Amotz, and S. Roke, Angew. Chem. Int. Ed. 53, 9560 (2014). otwiera się w nowej karcie
- M. C. R. Symons, Phys. Chem. Chem. Phys. 1, 113 (1999). otwiera się w nowej karcie
- J. Stangret and E. Kamieńska-Piotrowicz, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 93, 3463 (1997). otwiera się w nowej karcie
- C. Jolicoeur, N. D. The, and A. Cabana, Can. J. Chem. 49, 2008 (1971). otwiera się w nowej karcie
- J. F. Coetzee and W. R. Sharpe, J. Phys. Chem. 76, 3141 (1971). otwiera się w nowej karcie
- W. Wachter, R. Buchner, and G. Hefter, J. Phys. Chem. B 110, 5147 (2006). otwiera się w nowej karcie
- T. T. Duignan, M. D. Baer, and C. J. Mundy, J. Chem. Phys. 148, 222819 (2018). otwiera się w nowej karcie
- J. Schamberger and R. J. Clarke, Biophys. J. 82, 3081 (2002). otwiera się w nowej karcie
- R. Schurhammer, E. Engler, and G. Wipff, J. Phys. Chem. B 105, 10700 (2001). otwiera się w nowej karcie
- R. Schurhammer and G. Wipff, J. Phys. Chem. A 104, 11159 (2000). otwiera się w nowej karcie
- R. Schurhammer and G. Wipff, New J. Chem. 23, 381 (1999). otwiera się w nowej karcie
- R. C. Remsing, T. T. Duignan, M. D. Baer, G. K. Schenter, C. J. Mundy, and J. D. Weeks, J. Phys. Chem. B 122, 3519 (2018). otwiera się w nowej karcie
- T. T. Duignan, M. D. Baer, G. K. Schenter, and C. J. Mundy, J. Chem. Phys. 147, 161716 (2017). otwiera się w nowej karcie
- D. Marx and J. Hutter, Ab Initio Molecular Dynamics (Cambridge University Press, Cam- bridge, 2009). otwiera się w nowej karcie
- M.Śmiechowski, J. Phys. Chem. B 122, 3141 (2018). otwiera się w nowej karcie
- J. Hutter, M. Iannuzzi, F. Schiffmann, and J. VandeVondele, WIREs Comput. Mol. Sci. 4, 15 (2014). otwiera się w nowej karcie
- The cp2k Developers Group, cp2k v. 2.3 (2001-2012), http://www.cp2k.org/. otwiera się w nowej karcie
- J. VandeVondele, M. Krack, F. Mohamed, M. Parrinello, T. Chassaing, and J. Hutter, Comp. Phys. Commun. 167, 103 (2005). otwiera się w nowej karcie
- A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988). otwiera się w nowej karcie
- C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988). otwiera się w nowej karcie
- S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010). otwiera się w nowej karcie
- S. Goedecker, M. Teter, and J. Hutter, Phys. Rev. B 54, 1703 (1996). otwiera się w nowej karcie
- G. Lippert, J. Hutter, and M. Parrinello, Mol. Phys. 92, 477 (1997). otwiera się w nowej karcie
- P. Gasparotto, A. A. Hassanali, and M. Ceriotti, J. Chem. Theory Comput. 12, 1953 (2016). otwiera się w nowej karcie
- R. Jonchiere, A. P. Seitsonen, G. Ferlat, A. M. Saitta, and R. Vuilleumier, J. Chem. Phys. 135, 154503 (2011). otwiera się w nowej karcie
- G. J. Martyna, M. L. Klein, and M. Tuckerman, J. Chem. Phys. 97, 2635 (1992). otwiera się w nowej karcie
- N. Marzari and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 56, 12847 (1997). otwiera się w nowej karcie
- P. L. Silvestrelli and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 82, 3308 (1999). otwiera się w nowej karcie
- M. Heyden, J. Sun, S. Funkner, G. Mathias, H. Forbert, M. Havenith, and D. Marx, Proc. otwiera się w nowej karcie
- Y. Nagata and S. Mukamel, J. Am. Chem. Soc. 132, 6434 (2010). otwiera się w nowej karcie
- M.Śmiechowski, J. Krakowiak, P. Bruździak, and J. Stangret, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 9270 (2017). otwiera się w nowej karcie
- M.Śmiechowski, J. Sun, H. Forbert, and D. Marx, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 8323 (2015). otwiera się w nowej karcie
- M.Śmiechowski, H. Forbert, and D. Marx, J. Chem. Phys. 139, 014506 (2013). otwiera się w nowej karcie
- C. Jolicoeur, P. R. Philip, G. Perron, P. A. Leduc, and J. E. Desnoyers, Can. J. Chem. 50, 3167 (1972). otwiera się w nowej karcie
- G. Kalfoglou and L. H. Bowen, J. Phys. Chem. 73, 2728 (1969). otwiera się w nowej karcie
- J. F. Skinner and R. M. Fuoss, J. Phys. Chem. 68, 1882 (1964).
- B. Berglund, J. Lindgren, and J. Tegenfeldt, J. Mol. Struct. 43, 169 (1978). otwiera się w nowej karcie
- K. P. Gierszal, J. G. Davis, M. D. Hands, D. S. Wilcox, L. V. Slipchenko, and D. Ben- Amotz, J. Phys. Chem. Lett. 2, 2930 (2011). otwiera się w nowej karcie
- P. N. Perera, K. R. Fega, C. Lawrence, E. J. Sundstrom, J. Tomlinson-Phillips, and D. Ben-Amotz, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 12230 (2009). otwiera się w nowej karcie
- T. Ohto, H. Tada, and Y. Nagata, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 12979 (2018). otwiera się w nowej karcie
- R. Kumar, J. R. Schmidt, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 126, 204107 (2007). otwiera się w nowej karcie
- A. Choudhary and A. Chandra, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 6132 (2016). otwiera się w nowej karcie
- M. Allesch, E. Schwegler, and G. Galli, J. Phys. Chem. B 111, 1081 (2007). otwiera się w nowej karcie
- B. Berglund, J. Lindgren, and J. Tegenfeldt, J. Mol. Struct. 43, 179 (1978). otwiera się w nowej karcie
- M.Śmiechowski, Mol. Phys. 114, 1831 (2016). otwiera się w nowej karcie
- E. Anim-Danso, Y. Zhang, and A. Dhinojwala, J. Phys. Chem. C 120, 3741 (2016). otwiera się w nowej karcie
- M. D. Ward, Struct. Bond. 132, 1 (2009).
- P. Ball and J. E. Hallsworth, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 8297 (2015). otwiera się w nowej karcie
- R. L. Baldwin, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111, 13052 (2014). otwiera się w nowej karcie
- P. Ball, Chem. Rev. 108, 74 (2008). otwiera się w nowej karcie
- L. R. Pratt, Annu. Rev. Phys. Chem. 53, 409 (2002). otwiera się w nowej karcie
- V. V. Yaminsky and E. A. Vogler, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 6, 342 (2001). otwiera się w nowej karcie
- J. L. Finney and A. K. Soper, Chem. Soc. Rev. 23, 1 (1994). otwiera się w nowej karcie
- J. Grdadolnik, F. Merzel, and F. Avbelj, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 114, 322 (2017). otwiera się w nowej karcie
- M. Ahmed, A. K. Singh, and J. A. Mondal, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 2767 (2016). otwiera się w nowej karcie
- J. G. Davis, K. P. Gierszal, P. Wang, and D. Ben-Amotz, Nature 491, 582 (2012). otwiera się w nowej karcie
- P. A. Pieniazek and J. Stangret, Vib. Spectrosc. 39, 81 (2005). otwiera się w nowej karcie
- J. Stangret and T. Gampe, J. Phys. Chem. B 103, 3778 (1999). otwiera się w nowej karcie
- M. Heyden, J. Sun, H. Forbert, G. Mathias, M. Havenith, and D. Marx, J. Phys. Chem. otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 113 razy