I en artikel publicerad i tidskriften Nature Communications har ett team av forskare från University of Cambridge svarat på en långvarig fråga om beteendet hos kovalenta vätskor.
Kovalenta vätskor är vätskor som består av molekyler som hålls samman av kovalenta bindningar. Dessa bindningar är starkare än van der Waals-krafterna som håller ihop molekylära vätskor, och som ett resultat tenderar kovalenta vätskor att vara mer trögflytande och ha högre kokpunkter.
En av de mest ovanliga egenskaperna hos kovalenta vätskor är att de uppvisar en topp i sin specifika värmekapacitet vid en temperatur som vanligtvis är cirka två tredjedelar av deras kokpunkt. Denna topp har varit känd i över ett sekel, men dess ursprung har förblivit ett mysterium.
Cambridgeforskarna använde en kombination av experimentella mätningar och datorsimuleringar för att visa att toppen i den specifika värmekapaciteten orsakas av brytning och reformering av kovalenta bindningar.
Vid låga temperaturer är de kovalenta bindningarna i en vätska relativt starka och bryts inte lätt. När temperaturen höjs blir bindningarna svagare och börjar brytas oftare. Denna process når ett maximum vid toppen av den specifika värmekapaciteten. Vid högre temperaturer bryts bindningarna så ofta att vätskan börjar bete sig mer som en gas.
Forskarnas resultat ger en ny förståelse av beteendet hos kovalenta vätskor och kan få konsekvenser för utvecklingen av nya material och teknologier.
Bakgrund
Kovalenta vätskor är en typ av vätska som består av molekyler som hålls samman av kovalenta bindningar. Kovalenta bindningar bildas när två atomer delar på ett eller flera elektronpar. Dessa bindningar är starkare än van der Waals-krafterna som håller ihop molekylära vätskor, och som ett resultat tenderar kovalenta vätskor att vara mer trögflytande och ha högre kokpunkter.
En av de mest ovanliga egenskaperna hos kovalenta vätskor är att de uppvisar en topp i sin specifika värmekapacitet vid en temperatur som vanligtvis är cirka två tredjedelar av deras kokpunkt. Denna topp har varit känd i över ett sekel, men dess ursprung har förblivit ett mysterium.
Cambridge-studien
I en artikel publicerad i tidskriften Nature Communications har ett team av forskare från University of Cambridge svarat på den långvariga frågan om ursprunget för toppen i den specifika värmekapaciteten hos kovalenta vätskor.
Forskarna använde en kombination av experimentella mätningar och datorsimuleringar för att visa att toppen i den specifika värmekapaciteten orsakas av brytning och reformering av kovalenta bindningar.
Vid låga temperaturer är de kovalenta bindningarna i en vätska relativt starka och bryts inte lätt. När temperaturen höjs blir bindningarna svagare och börjar brytas oftare. Denna process når ett maximum vid toppen av den specifika värmekapaciteten. Vid högre temperaturer bryts bindningarna så ofta att vätskan börjar bete sig mer som en gas.
Konsekvenser
Forskarnas resultat ger en ny förståelse av beteendet hos kovalenta vätskor och kan få konsekvenser för utvecklingen av nya material och teknologier.
Till exempel kan förmågan att kontrollera brytningen och reformeringen av kovalenta bindningar användas för att designa nya material med specifika egenskaper. Detta kan leda till utveckling av nya läkemedel, plaster och andra material med förbättrad prestanda.
Slutsats
Cambridgestudien har besvarat en långvarig fråga om beteendet hos kovalenta vätskor. Denna nya förståelse kan få konsekvenser för utvecklingen av nya material och teknologier.
