Sobre la estructura vibracional del agua líquida

• Autores: Fernando Rull Pérez
• Localización: Boletín de la Real Sociedad Española de Historia Natural. Sección geológica, ISSN 0583-7510, Tomo 97, Nº 1-4, 2002, págs. 27-35
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Las soluciones acuosas juegan un papel esencial en los procesos físico-químicos que ocurren en la corteza terrestre y participan en las propiedades de disolución, de transporte y de génesis y formación de los minerales. También ocupan una posición crucial en los procesos biológicos. El origen de las mencionadas propiedades se encuentra en las diferentes interacciones existentes entre las moléculas del agua, las moléculas de agua y los solutos y los solutos entre sí. La teoría sobre las soluciones acuosas ha recibido un enorme interés a lo largo de la historia y en el momento presente se dispone de herramientas precisas que permiten establecer las propiedades termodinámicas de muchos electrolitos fuertes. No obstante, no sucede lo mismo cuando hablamos de las propiedades estructurales y en particular si nos referimos a las propiedades estructurales dinámico-vibracionales. Y esto es así porque un modelo preciso sobre la estructura dinámica del agua líquida está por concluir.

    Las técnicas espectroscópicas se han usado tradicionalmente en el estudio de esta estructura habiéndose acumulado un ingente número de trabajos que de una forma u otra apoyan uno de los dos grandes modelos establecidos sobre la estructura del agua líquida: el modelo de mezclas y el modelo continuo. En el primero, se asume que existen al menos dos tipos de osciladores Otradicionalmente asociados con situaciones moleculares diferenciadas) que se pueden distinguir experimentalmente. En el segundo, se asume que las moléculas de agua están inmersas en un continuo de enlaces de hidrógeno cuya situación promedio se asemeja a la configuración tetraédrica en el hielo. La predominancia de uno u otro modelo ha fluctuado a lo largo de1 tiempo en los últimos treinta años sin que por el momento existan a nuestro conocimiento, pruebas concluyentes que permitan descartar alguno de los dos.

    En este trabajo, se pretende analizar la situación actual, a la luz de recientes experimentos de espectroscopia Raman e IR realizados sobre mezclas isotópicas H20/D2O y sobre soluciones acuosas de electrolitos en dichas mezclas isotópicas, aportando algunos argumentos, que pudieran decantar esta histórica controversia.

  • English

    Aqueous solutions play an essential role in the physical and chemical processes in the terrestrial crust participating in the solution and transport properties and on the genesis and formation of minerals. They also occupy a crucial position in the biological processes. The origin of these properties is related to the different interactions existent among the water molecules, water and the solute and between solute molecules.

    The theory of aqueous solutions has received an enormous interest along the history and at the moment we have precise tools that allow establish the thermodynamic properties of many strong electrolytes (at least those of type 1:1 and 1:2).

    Nevertheless, the same thing doesnít happen when we speak of the structural properties and in particular if we refer to the vibrational properties because a precise model on the dynamic structure of the liquid water is to conclude. The spectroscopic techniques (IR and Raman) has been used traditionally in the study of this structure there being accumulated a huge number of works. These can be classified by the way in which they support one of the two main established models on the structure of the liquid water: the mixture or the continuous model.

    In the first one, it is assumed that they exist at least two types of OH oscillators, which can be distinguished experimentally. In the second, it is assumed that the molecules of water are immerged in a continuous hydrogen-bond network whose average configuration resembles to the tetrahedral configuration of ice.

    The predominance of one or another model has fluctuated along the time in the last thirty years without at the moment they exist to our knowledge, conclusive proof that allow to discard some of both.

    In this work, it is sought to analyze the current situation, by the light of recent experiments in Raman spectroscopy carried out on isotopic mixtures H2O/D2O and on aqueous solutions of electrolytes in these isotopic mixtures. We hope to introduce some arguments that could decant this historical controversy.