Wyszukiwarka
dr hab. inż. Maciej Śmiechowski
Zatrudnienie
- Profesor uczelni w Katedra Chemii Fizycznej
Publikacje
Filtry
wszystkich: 42
Katalog Publikacji
Rok 2024
-
Computational analysis of substituent effects on proton affinity and gas-phase basicity of TEMPO derivatives and their hydrogen bonding interactions with water molecules
PublikacjaThe study investigates the molecular structure of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) and its derivatives in the gas phase using B3LYP and M06-2X functional methods. Intermolecular interactions are analyzed using natural bond orbital (NBO) and atoms in molecules (AIM) techniques. NO2-substituted TEMPO displays high reactivity, less stability, and softer properties. The study reveals that the stability of TEMPO derivatives...
Rok 2023
-
Free volume in physical absorption of carbon dioxide in ionic liquids: Molecular dynamics supported modeling
PublikacjaUnderstanding the mechanisms underlying the carbon dioxide (CO2) absorption in ionic liquids (ILs) is the key to their efficient utilization in industrial flue gas treatment. One of the parameters considered substantially important in the process is the Free Volume. In this study, the Fractional Free Volume (FFV) of 73 ILs was calculated using Molecular Dynamics (MD). A quantitative Structure-Property Relationship (QSPR) study...
Rok 2022
-
Solvent Exchange around Aqueous Zn(II) from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations
PublikacjaHydrated zinc(II) cations, due to their importance in biological systems, are the subject of ongoing research concerning their hydration shell structure and dynamics. Here, ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations are used to study solvent exchange events around aqueous Zn2+, for which observation in detail is possible owing to the considerable length of the generated trajectory. While the hexacoordinated Zn(H2O)62+ is the...
-
Understanding ion–ion and ion–solvent interactions in aqueous solutions of morpholinium ionic liquids with N-acetyl-L-alaninate anion through partial molar properties and molecular dynamics simulations
PublikacjaAmino acid ionic liquids (AAILs) provide a low toxicity, biodegradable alternative to conventional ionic liquids, while also maintaining solubility in water. Densities and sound velocities of aqueous solutions of four amino acid ionic liquids (AAILs), based on the N-alkyl-N-methylmorpholinium ([Mor1,R], R = 2, 3, 6, 8) cation and N-acetyl-L-alaninate ([N-Ac-L-Ala]) anion were measured at T = (293.15–313.15) K and at atmospheric...
Rok 2021
-
Effect of urea and glycine betaine on the hydration sphere of model molecules for the surface features of proteins
PublikacjaWater properties may significantly affect protein stability. Osmolytes are compounds that intrinsically affect water in many different ways and thus can influence proteins with this type of indirect mechanism. In this study, we characterize water properties in ternary solutions: model–water–osmolyte, with two model molecules: N-methylacetamide (NMA) and dimethyl sulfoxide (DMSO) and two osmolytes: glycine betaine (TMG)and urea....
-
Molecular level interpretation of excess infrared spectroscopy
PublikacjaInfrared (IR) spectroscopy is an invaluable tool in studying intermolecular interactions in solvent mixtures. The deviation of the IR spectrum of a mixture from the spectra of its pure components is a sensitive measure of the non-ideality of solutions and the modulation of intermolecular interactions introduced by mutual influence of the components. Excess IR spectroscopy, based on the established notion of excess thermodynamic...
-
The influence of intermolecular correlations on the infrared spectrum of liquid dimethyl sulfoxide
PublikacjaDimethyl sulfoxide (DMSO) is routinely applied as an excellent, water-miscible solvent and chemical reagent. Some of the most important data concerning its liquid structure were obtained using infrared (IR) spectroscopy. However, the actual extent of intermolecular correlations that connect the isolated monomer spectrum to the IR response of the bulk liquid is poorly studied thus far. Using ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations,...
Rok 2020
-
Experimental and predicted physicochemical properties of monopropanolamine-based deep eutectic solvents
PublikacjaIn this work, the novel deep eutectic solvents (DESs) based on 3-amino-1-propanol (AP) as hydrogen bond donor (HBD) and tetrabutylammonium bromide (TBAB) or tetrabutylammonium chloride (TBAC) or tetraethylammonium chloride (TEAC) as hydrogen bond acceptors (HBAs) were synthesized with different molar ratios of 1: 4, 1: 6 and 1: 8 salt to AP. Fourier Transform Infrared Spectroscopy measurements were performed to provide an evidence...
-
Experimental and predicted physicochemical properties of monopropanolamine-based deep eutectic solvents
PublikacjaIn this work, the novel deep eutectic solvents (DESs) based on 3-amino-1-propanol (AP) as hydrogen bond donor (HBD) and tetrabutylammonium bromide (TBAB) or tetrabutylammonium chloride (TBAC) or tetraethylammonium chloride (TEAC) as hydrogen bond acceptors (HBAs) were synthesized with different molar ratios of 1:4, 1:6 and 1:8 salt to AP. Fourier Transform Infrared Spectroscopy measurements were performed to provide an evidence...
-
Hydration of Oxometallate Ions in Aqueous Solution
PublikacjaThe strength of hydrogen bonding to and structure of hydrated oxometallate ions in aqueous solution have been studied by double difference infrared (DDIR) spectroscopy and large-angle X-ray scattering (LAXS), respectively. Anions are hydrated by accepting hydrogen bonds from the hydrating water molecules. The oxygen atom of the permanganate and perrhenate ions form weaker and longer hydrogen bonds to water than the hydrogen bonds...
-
Thermophysical study of the binary mixtures of triethyl phosphate with N-methylformamide, N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide – Experimental and theoretical approach
PublikacjaDensities at (293.15, 298.15, 303.15 and 308.15) K, and viscosities and ultrasonic velocities at 298.15 K of binary liquid mixtures of triethyl phosphate with N-methylformamide, N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide have been measured over the entire range of composition at p = 0.1 MPa. From the experimental data, values of excess molar volume, excess isentropic compressibility, viscosity deviation and excess Gibbs energy...
Rok 2019
-
DMSO hydration redefined: Unraveling the hydrophobic hydration of solutes with a mixed hydrophilic–hydrophobic characteristic
PublikacjaHydrophobic hydration of solutes with a mixed hydrophilic--hydrophobic characteristics is still poorly understood. This is because both experimental and theoretical methods find it difficult to see the ice-like water structure around the nonpolar solute groups, unlike hydrogen bonds with the hydrophilic groups. In order to unravel this problem, we have investigated DMSO hydration by means of infrared spectroscopy and theoretical...
-
Interactions of N-alkyl-N-methylmorpholinium based ionic liquids with acetonitrile studied by density and velocity of sound measurements and molecular dynamics simulations
PublikacjaMorpholinium-based ionic liquids (ILs) and their mixtures with polar co-solvents are an interesting class of emerging electrolytes in electrochemistry that is relatively poorly studied. In this work, densities and sound velocities of four ILs, N-ethyl-N-methylmorpholinium tetrafluoroborate, N-butyl-N-methylmorpholinium tetrafluoroborate, N-octyl-N-methylmorpho-linium tetrafluoroborate and N-decyl-N-methylmorpholinium tetrafluoroborate...
-
Termodynamika oddziaływań substancji tetrafenylowych z wodą w świetle teorii funkcjonału gęstości
PublikacjaW termodynamice roztworów elektrolitów istotne jest zagadnienie podziału eksperymentalnie wyznaczanych wielkości termodynamicznych na udziały jonowe. Z uwagi na niemożność niezależnego wyznaczenia jonowych wielkości cząstkowych, podział wielkości charakteryzujących elektrolit musi być z konieczności dokonany w oparciu o założenie pozatermodynamiczne. Obecnie przyjmuje się, że najbardziej uzasadnionym teoretycznie i eksperymentalnie...
Rok 2018
-
Communication: Inside the water wheel: Intrinsic differences between hydrated tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate ions
PublikacjaTetraphenylphosphonium 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...
-
Unusual Influence of Fluorinated Anions on the Stretching Vibrations of Liquid Water
PublikacjaInfrared (IR) spectroscopy is a commonly used and invaluable tool in the studies of solvation phenomena in aqueous solutions. Concurrently, ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations deliver the solvation shell picture at a molecular detail level and allow for a consistent decomposition of the theoretical IR spectrum into underlying spatial correlations. Here, we demonstrate how the novel spectral decomposition techniques...
Rok 2017
-
Excess molar volume and viscosity deviation for binary mixtures of gamma-butyrolactone with dimethyl sulfoxide
PublikacjaThe densities of binary liquid mixtures of dimethyl sulfoxide and gamma-butyrolactone at (293.15, 298.15, 303.15 and 313.15) K and viscosity at T=298.15 K have been measured at atmospheric pressure over theentire range of concentration. From these data the excess molar volumes VE at (293.15, 298.15, 303.15 and 313.15) K and the viscosity deviation, the excess entropy, and the excess Gibbs energy of activation for viscous flow at...
-
Unique agreement of experimental and computational infrared spectroscopy: a case study of lithium bromide solvation in an important electrochemical solvent
PublikacjaInfrared (IR) spectroscopy is a widely used and invaluable tool in the studies of solvation phenomena in electrolyte solutions. Using state-of-the-art chemometric analysis of a spectral series measured in a concentration-dependent manner, the spectrum of the solute-affected solvent can be extracted, providing a detailed view of the structural and energetic states of the solvent molecules influenced by the solute. Concurrently,...
-
Visualizing spatially decomposed intermolecular correlations in the infrared spectra of aprotic liquids
PublikacjaInfrared (IR) spectroscopy is commonly used to study intermolecular interactions in the liquid phase, including solvation phenomena. On the other hand, ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations offer the possibility to obtain IR spectra from first principles. Surpassing the experiment, AIMD simulations can deliver additional information on the spatial intermolecular correlations underlying the IR spectrum of the liquid. Although...
Rok 2016
-
Anion–water interactions of weakly hydrated anions: molecular dynamics simulations of aqueous NaBF4 and NaPF6
PublikacjaIn aqueous ionic solutions, both the structure and the dynamics of water are altered dramatically with respect to the pure solvent. The emergence of novel experimental techniques makes these changes accessible to detailed investigations. At the same time, computational studies deliver unique possibilities for the interpretation of the experimental data at the molecular level. Here, using molecular dynamics simulations, we demonstrate...
-
Correlated Particle Motion and THz Spectral Response of Supercritical Water
PublikacjaMolecular dynamics simulations of supercritical water reveal distinctly different distance-dependent modulations of dipolar response and correlations in particle motion compared to ambient conditions. The strongly perturbed H-bond network of water at supercritical conditions allows for considerable translationaland rotational freedom of individual molecules. These changes give rise to substantially different infrared spectra and...
Rok 2015
-
Molecular hydrogen solvated in water – A computational study
PublikacjaThe aqueous hydrogen molecule is studied with molecular dynamics simulations at ambient temperature and pressure conditions, using a newly developed flexible and polarizable H2 molecule model. The design and implementation of this model, compatible with an existing flexible and polarizable force field for water, is presented in detail. The structure of the hydration layer suggests that first-shell water molecules accommodate the...
Rok 2012
-
Intramolecular interactions in crystals of tris(2,6-diisopropylphenoxy)silanethiol and its sodium salts
PublikacjaHydrolytically stable tris(2,6-diisopropylphenoxy)silanethiol has been obtained and reacted with sodium. Solid state interactions within and between the molecules of tris(2,6-diisopropylphenoxy)silanethiol including S-H---π-interactions between the S-H unit and the π-system of the arene have been analyzed. The interactions are documented by X-ray diffraction and FT-IR spectroscopy.
Rok 2011
-
Fourier transform infrared spectroscopic and theoretical study of water interactions with glycine and its N-methylated derivatives
PublikacjaZbadano hydratację glicyny i jej metylowych pochodnych: N-metyloglicyny (NMG), N,N-dimetyloglicyny (DMG) i N,N,N-trimetyloglicyny (TMG) przy wykorzystaniu spektroskopii FTIR, z zastosowaniem cząsteczki HDO jako sondy molekularnej. Ilościowa wersja metody widm różnicowych pozwoliła na wyizolowanie widma wody zaburzonej przez substancję rozpuszczoną. Wyniki widmowe zostały skonfrontowane z obliczeniami teoretycznymi w ramach teorii...
-
Hydration of Simple Carboxylic Acids from Infrared Spectra of HDOand Theoretical Calculations
PublikacjaBadanie hydratacji kwasów karboksylowych w rozcieńczonych roztworach wodnych ma duże znaczenie dla zrozumienia ich funkcji biologicznych. Metodą stosowaną w badaniach była spektroskopia oscylacyjna FTIR z zastosowaniem techniki rozcieńczenia izotopowego wody półciężkiej HDO w roztworze wody zwykłej. Do analizy danych widmowych wykorzystano ''metodę widm różnicowych''. Widma HDO zaburzonej przez kwasy: mrówkowy, octowy i propionowy...
-
Vibrational spectroscopic studies of N,N'-dimethylpropyleneurea-water system: Affected solvent spectra and factor analysis
PublikacjaZmierzono widma FT-IR układu N,N'-dimetylopropylenomocznik (DMPU) - woda w całym zakresie składów w zakresie 4000-500 cm-1 przy użyciu techniki całkowitego wewnętrznego odbicia (ATR). Hydratacja DMPU została dodatkowo zbadana przy pomocy transmisyjnej spektroskopii FT-IR izotopowo rozcieńczonej HDO w H2O. Widma zanalizowano przy użyciu ilościowej wersji metody widm różnicowych, prowadzącej do wyizolowania widma rozpuszczalnika...
Rok 2010
-
Theoretical pKa prediction of O-phosphoserine in aqueous solution
PublikacjaSprawdzono zdolność modelu polaryzowalnego kontinuum (PCM) do przewidywania wartości pKa w roztworze wodnym dla O-fosfoseryny (P-Ser). Obliczenia przeprowadzono w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT) przy użyciu funkcjonałów B3LYP i M06-2X oraz baz 6-31+G(d) and 6-31+G(d,p). Obliczenia na poziomie B3LYP/6-31+G(d,p) przy użyciu modelu solwatacji SMD zapewniają doskonałą zgodność z doświadczeniem, pod warunkiem uwzględnienia...
-
Vibrational spectroscopy of semiheavy water (HDO) as a probe of solute hydration
PublikacjaSpektroskopia oscylacyjna jest idealną metodą w badaniach zjawisk hydratacyjnych. Przy zastosowaniu techniki rozcieńczenia izotopowego, gdy mała ilość D2O zostaje wprowadzona do H2O lub vice versa i powstaje woda półciężka (HDO), ominąć można wiele problemów technicznych i interpretacyjnych związanych z pomiarem widm w podczerwieni wody ciekłej. Zwłaszcza izotopowe rozprzężenie drgań rozciągających ułatwia interpretację widm. Systematycznie...
Rok 2009
-
Hydration of Carboxylate Anions: Infrared Spectroscopy of Aqueous Solutions
PublikacjaHydratacja anionów karboksylanowych w roztworach wodnych ich soli sodowych została zbadana przy wykorzystaniu spektroskopii FTIR z zastosowaniem cząsteczki HDO jako sondy molekularnej. Do wyznaczenia widm wody zaburzonej przez rozpuszczalnik wykorzystano ilościową wersję metody widm różnicowych. Widma te wykazują dwa pasma składowe przy ok. 2550 i ok. 2420 cm-1. Pasma te przypisano grupie -COO- anionu R-COO- (R = H, CH3, C2H5),...
-
Modeling of the alcohol dehydrogenase active site. Two different modes of alcohol binding in crystals of zinc and cadmium tri-tert-butoxysilanethiolates evidenced by X-ray diffraction and solid state vibrational spectroscopy
PublikacjaOpisano syntezę, struktury cząsteczkowe oraz widma FT-IR, 1H. 13C, 29Si, 113Cd NMR dziesięciu nowych, mieszanoligandowych kompleksów cynku i kadmu z ligandem tri-tert-butoksysilanotiolanowym i pochodnymi imidazolu. Za pomocą rentgenowskiej analizy strukturalnej i spektroskopii w podczerwieni udokumentowano dwa różne sposoby wiązania etanolu i metanolu w kryształach tych związków. Opisane kompleksy stanowią modele miejsca aktywnego...
-
Systematic Study of Hydration Patterns of Phosphoric(V) Acid and Its Mono-, Di-, and Tripotassium Salts in Aqueous Solution
PublikacjaSpektroskopia oscylacyjna FTIR w zakresie drgania OD cząsteczki HDO została zastosowana do zbadania różnych form fosforanów w kolejności malejącego stopnia protonacji: H3PO4, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4. HDO rozcieńczona izotopowo w H2O została otrzymana przez dodanie odpowiednich ilości wody ciężkiej (D2O) do roztworów w wodzie zwykłej. Do wyizolowania widm HDO zaburzonej przez substancję rozpuszczoną zastosowano metodę widm różnicowych....
-
Theoretical calculation of pKas of phosphoric (V) acidin the polarisable continuum and cluster-continuum models
PublikacjaW pracy oceniono dokładność modelu polaryzowalnego kontinuum (PCM) i mieszanego modelu klaster-kontinuum do przewidywania wartości trzech kolejnych stałych dysocjacji kwasu fosforowego (V). Obliczenia PCM na poziomie MP2/6-31+G(d,p) odtwarzają wartość pierwszego pKa z rozsądną niepewnością, jednak wartości kolejnych pKa obarczone są bardzo dużym błędem, nawet po podniesieniu poziomu teorii do metody zespolonej G3B3. Dopiero obliczenia...
-
Theoretical study of the structure, energetics and vibrational frequencies of water-acetone and water-2-butanone complexes
PublikacjaKompleksy acetonu i 2-butanonu z 0-2 cząsteczkami wody połączonymi wiązaniem wodorowym z tlenem karbonylowym zbadano z wykorzystaniem teorii funkcjonału gęstości (DFT) na poziomie B3LYP/6-311++G(d,p). Obliczenia w fazie gazowej uzupełniono o optymalizacje w otoczeniu rozpuszczalnika, symulowanego za pomocą modelu polaryzowalnego kontinuum (PCM). Częstości drgań oscylacyjnych otrzymane na podstawie zależności empirycznej sa zgodne...
Rok 2008
-
ATR FT-IR H2O spectra of acidic aqueous solutions. Insights about proton hydration
PublikacjaW artykule podjęto próbę ilościowej analizy widm oscylacyjnych H2O w wodnych roztworach kwasów. Widma H2O dostarczają głównie informacji o stanie strukturalnym cząsteczek wody, wynikającym ze sprzężeń oscylatorów w układzie. Są jednak znacznie trudniejsze w interpretacji niż widma HDO. Widma wodnych roztworów kwasów jednoprotonowych (HCl, HClO4, HPF6) zmierzono posługując się spektroskopią FT-IR w technice osłabionego wewnętrznego...
-
Hydration of simple amides. FTIR spectra of HDO and theoretical studies
PublikacjaZastosowano metodę ważonych widm różnicowych do opisu hydratacji amidów w roztworach wodnych: formamidu, N-metyloformamidu, N,N-dimetyloformaidu, acetamidu, N-metyloacetamidu, N,N-dimetyloacetamidu. Narzędziem wspomagającym interpretację wyników eksperymentalnych są struktury agregatów solwatacyjnych wokół cząsteczki substancji rozpuszczonej uzyskane na podstawie obliczeń teoretycznych metodą ab initio z korelacją elektronową...
Rok 2007
-
Hydratacja protonu i jonu hydroksylowego w roztworach wodnych
Publikacja -
Hydratacja protonu w roztworze wodnym
PublikacjaZjawiska związane z hydratacją protonu w roztworze wodnym wciąż są słabo poznane a ich badanie stanowi przedmiot dociekań naukowych od kilkudziesięciu lat. W artykule omówiono obecny stan badań tego pozornie prostego układu, zwracając szczególną uwagę na najpopularniejsze techniki badawcze: chemię obliczeniową, spektroskopię oscylacyjną i techniki dyfrakcyjne. Najnowsze doniesienia naukowe z przeciągu ostatnich kilku lat omówiono...
-
Hydroxide ion hydration in aqueous solutions
PublikacjaHydratacja anionu hydroksylowego w wodnych roztworach wybranych wodorotlenków metali alkalicznych została zbadana przy pomocy spektroskopii oscylacyjnej FTIR HDO izotopowo rozcieńczonej w H2O. Po raz pierwszy zastosowano do badań nad takimi układami ilościową wersję metody widm różnicowych. Pozwoliła ona na wyodrębnienie widma HDO zaburzonej przez substancję rozpuszczoną. Dane spektralne skonfrontowano z optymalnymi strukturami...
-
Molecular picture of hydroxide anion hydration in aqueoussolutions studied by FT-IR ATR spectroscopy
PublikacjaHydratacja anionu hydroksylowego w wodnych roztworach wodorotlenków metali alkalicznych (LiOH, NaOH, KOH) została zbadana metodą spektroskopii oscylacyjnej FT-IR całkowitego wewnętrznego odbicia (ATR). Widma oscylacyjne wody dostarczają cennych informacji na temat stanu strukturalnego cząsteczek wody w sferach hydratacyjnych, wynikających ze sprzężeń oscylatorów w układzie. Wykazano, że drganie normalne rozciągające cząsteczki...
Rok 2006
-
Proton hydration in aqueous solution: FTIR studies of HDO spectra
PublikacjaW artykule scharakteryzowano sfery hydratacyjne protonu w roztworze wodnym na podstawie pomiarów widm FTIR wody półciężkiej (HDO), rozcieńczonej izotopowo w H2O. Wyniki eksperymentalne skonfrontowano z obliczonymi metodami chemii kwantowej strukturami niewielkich klasterów wodnych typu H+(H2O)n. Otrzymane geometrie optymalne porównano z odległościami międzyatomowymi otrzymanymi na podstawie położeń pasm HDO. Pierwsza sfera hydratacyjna...
Rok 2005
-
The common effect of hydrophobic and electrophilic types of hydration dependent on protonation in the sec-butyloamine/HCl/H2O system studied by FTIR spectroscopy
PublikacjaZbadano hydratację sec-butyloaminy w zależności od pH roztworów wodnych przy pomocy spektoskopii FTIR, z zastosowaniem techniki rozcieńczenia izotopowego HDO w H2O. Dane widmowe poddano analizie przy pomocy ilościowej metody widm różnicowych. Stwierdzono, iż wiązania wodorowe cząsteczek wody tworzących klatratopodobną otoczkę hydratacyjną wokół aminy ulegają wzmocnieniu na skutek oddziaływania z grupą elektrofilową aminy.
Rok 2004
-
Ionic hydration in LiPF6, NaPF6, and KPF6 aqueous solutions derived from infrared HDO spectra.
PublikacjaZbadano hydratację LiPF6, NaPF6 oraz KPF6 przy pomocy metody FTIR, z zastosowaniem techniki rozcieńczenia izotopowego HDO w H2O. Dane widmowe poddano analizie metodą ważonych widm różnicowych. Główne wnioski pracy stanowią uzupełnienie i rozszerzenie pasmowego modelu hydratacji kationów, wcześniej postulowanego na podstawie widm w podczerwieni HDO wodnych roztworów różnych elektrolitów.
wyświetlono 1653 razy