无机盐和有机盐在水中溶解的微观机理研究

Dissolution of salts is a very fundamental process in chemistry. Investigating the microscopic mechanisms of salt dissolution in water not only can help us to understand the Hofmeister series and the dissolution of proteins and other substances in water, but also can help us to understand the nucleation mechanism of atmospheric aerosols as well as the relevant physical, chemical, and biological processes in solutions. In this program, we plan to use salt-water clusters as models to investigate the microscopic mechanisms of the dissolution of a series of inorganic and organic salts in water. We will produce salt-water clusters containing many water molecules and analyze them with time-of-flight mass spectrometry and photoelectron spectroscopy coupled with theoretical calculations to study the structures and properties of these salt-water clusters. We will investigate how do their structures change with the increasing number of water molecules and also try to understand the ion-ion, ion-water, and water-water interactions in these clusters as well as the balance between these interactions. This program will provide valuable information about the solvation mechanisms of salts at the molecular level.

盐类在水中的溶解是基本的物理化学过程。探索盐类在水中溶解的微观机理，有助于人们理解Hofmeister序列，认识蛋白质以及其他物质在水中的溶解，认识大气气溶胶的成核过程，认识水溶液中相关的物理、化学及生物过程。在本项目中，我们计划以盐水团簇为模型，研究一系列重要的无机盐和有机盐在水中溶解的微观机理。我们将在实验中制备包含多个水分子的盐水团簇，并采用飞行时间质谱和光电子能谱等实验技术对其进行研究，结合理论计算来认识这些盐水团簇的几何结构和性质，分析盐分子结构随着水分子个数的增加而发生变化的规律，了解这些团簇中的离子-离子、离子-水分子和水分子-水分子之间的相互作用、变化规律以及它们之间的微妙平衡，从而为理解盐类溶解的微观机理提供分子水平上的信息。

探索盐类在水中溶解的微观机理，有助于人们理解Hofmeister序列，认识蛋白质以及其他物质在水中的溶解，认识大气气溶胶的成核过程，认识水溶液中相关的物理、化学及生物过程。在本项目中，我们以盐水团簇为模型，研究了盐类在水中溶解的微观机理。我们采用飞行时间质谱、光电子能谱实验技术，结合理论计算，研究了一系列无机盐、有机盐的水合团簇，包括卤盐、硫氰盐、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、羧酸盐等。获得了大量光电子能谱原始实验数据和盐水团簇结构信息。我们深入分析了盐水团簇的结构和性质，了解其内部离子与离子、离子与水分子、水分子与水分子之间的相互作用，了解其结构、性质、相互作用随尺寸的变化，分析了这些盐在水中溶解的微观机理。发现团簇结构演变与盐的宏观溶解度有很强的联系。研究结果对于从分子水平上认识盐类在水中溶解的微观机理有着重要的意义。