比耶魯姆缺陷
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比耶魯姆缺陷（Bjerrum defect）是水冰特有的一種晶體缺陷，是形成水冰電特性的部分原因[1]。
概念
[編輯]「比耶魯姆缺陷」由丹麥化學家尼爾斯·比耶魯姆（Niels Bjerrum）在1952年首次提出，以解釋電場中冰電極化的成因。氫鍵通常有一個質子，但具有比耶魯姆缺陷的氫鍵將有兩個質子（D型[2]缺陷）或沒有質子（L型缺陷）。當水分子圍繞氧原子旋轉，與單個質子產生氫鍵時，不利的缺陷應變得到解決。冰一h沿滑移面的位錯產生出成對的比耶魯姆缺陷缺陷，一個「D型缺陷」和一個「L型缺陷」[3]。
甲烷等非極性分子可以與水形成籠形水合物，尤其在高壓下。雖然當包合物中的客體分子是甲烷時，水分子不存在氫鍵，但許多較大有機分子包合物中的客體分子通常會與主體形成氫鍵，如頻哪酮和四氫呋喃等。在此情況下，主客體氫鍵導致包合物晶格中形成L型比耶魯姆缺陷[4]。客體分子中的氧原子（醇或羰基官能團中）和氮原子（在胺基官能團中）導致水合物晶格中的氫鍵轉瞬即逝和水分子定向錯誤[5]。
參考文獻
[編輯]- ^ David E. Stillman & Robert E. Grimm. Electrical properties of ice and implications for solar system exploration. (PDF). XXXIX. Lunar and Planetary Science. 2008 [2010-09-09]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-06-16）.
- ^ Bjerrum, N. Structure and Properties of Ice. Science. 11 April 1952, 115 (2989): 385–390. Bibcode:1952Sci...115..385B. PMID 17741864. doi:10.1126/science.115.2989.385.
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- ^ Alavi S, Susilo R, Ripmeester JA. Linking microscopic guest properties to macroscopic observables in clathrate hydrates: guest-host hydrogen bonding (PDF). Journal of Chemical Physics. 2009, 130 (17): 174501 [2022-06-04]. Bibcode:2009JChPh.130q4501A. PMID 19425784. doi:10.1063/1.3124187. （原始內容存檔於2020-04-13）.
- ^ Alavi S, Udachin K, Ripmeester JA. Effect of guest-host hydrogen bonding on the structures and properties of clathrate hydrates. Chemistry: A European Journal. 2010, 16 (3): 1017–1025 [2022-06-04]. PMID 19946907. doi:10.1002/chem.200902351. （原始內容存檔於2020-03-08）.