比耶鲁姆缺陷

比耶鲁姆缺陷（Bjerrum defect）是水冰特有的一种晶体缺陷，是形成水冰电特性的部分原因^[1]。

概念

“比耶鲁姆缺陷”由丹麦化学家尼尔斯·比耶鲁姆（英语：Niels Bjerrum）（Niels Bjerrum）在1952年首次提出，以解释电场中冰电极化的成因。氢键通常有一个质子，但具有比耶鲁姆缺陷的氢键将有两个质子（D型^[2]缺陷）或没有质子（L型缺陷）。当水分子围绕氧原子旋转，与单个质子产生氢键时，不利的缺陷应变得到解决。冰一^h沿滑移面的位错产生出成对的比耶鲁姆缺陷缺陷，一个“D型缺陷”和一个“L型缺陷”^[3]。

甲烷等非极性分子可以与水形成笼形水合物，尤其在高压下。虽然当包合物中的客体分子是甲烷时，水分子不存在氢键，但许多较大有机分子包合物中的客体分子通常会与主体形成氢键，如频哪酮和四氢呋喃等。在此情况下，主客体氢键导致包合物晶格中形成L型比耶鲁姆缺陷^[4]。客体分子中的氧原子（醇或羰基官能团中）和氮原子（在胺基官能团中）导致水合物晶格中的氢键转瞬即逝和水分子定向错误^[5]。

参考文献

^ 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]. （原始内容存档 (PDF)于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.
^ Head, School of Earth Sciences. Dislocations. School of Earth Sciences - The University of Melbourne - Australia. March 15, 2004 [2010-09-09]. （原始内容存档于July 10, 2010）.
^ 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. （原始内容存档于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. （原始内容存档于2020-03-08）.

参见

冰定规（英语：Ice rules）

[1] 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]. （原始内容存档 (PDF)于2022-06-16）.

[2] 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.

[3] Head, School of Earth Sciences. Dislocations. School of Earth Sciences - The University of Melbourne - Australia. March 15, 2004 [2010-09-09]. （原始内容存档于July 10, 2010）.

[4] 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. （原始内容存档于2020-04-13）.

[5] 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. （原始内容存档于2020-03-08）.

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