Untersuchung von Ionenhydratation und Ionenpaarbildung mittels THz‐Spektroskopie

Abstract

Die Hydratation von Ionen ist wichtig für das Verständnis fundamentaler Prozesse. Die Verlangsamung der Dynamik von H‐Brücken in der Umgebung von Anionen und Kationen wurde bereits mit verschiedensten spektroskopischen Methoden untersucht. Dieser Aufsatz beschreibt THz‐FTIR‐Spektroskopie als wichtige Methode, um noch offene Fragen zu klären. Durch eine geschickte Zerlegung von THz‐Spektren können sowohl charakteristische Schwingungen von stark hydratisierten Ionen in ihrem umgebenden “Solvatkäfig” als auch die schwingungsinduzierten Ladungsfluktuationen von schwach solvatisierten Ionen separiert werden. Eine weitergehende Analyse liefert zudem Informationen zur Kooperativität von Kationen und Anionen, der Größe der dynamischen Hydrathülle sowie den Lebensdauern kollektiver Ionen‐Solvatwasser‐Moden und der Zustände des damit verbundenen thermischen Bades. Durch Hinweise auf nicht‐additives Verhalten wird das vereinfachende Hofmeister‐Modell infrage gestellt. Für hohe Salzkonzentrationen wurde mittels THz‐Spektroskopie Ionenpaarbildung beobachtet und quantifiziert.